EP1994631A2 - Transverse flux machine, and rotary engine comprising such a transverse flux machine - Google Patents

Transverse flux machine, and rotary engine comprising such a transverse flux machine

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EP1994631A2
EP1994631A2 EP07722010A EP07722010A EP1994631A2 EP 1994631 A2 EP1994631 A2 EP 1994631A2 EP 07722010 A EP07722010 A EP 07722010A EP 07722010 A EP07722010 A EP 07722010A EP 1994631 A2 EP1994631 A2 EP 1994631A2
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EP
European Patent Office
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stator
stator coil
flux machine
transverse flux
rotor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07722010A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Gruendl
Bernhard Hoffmann
Hubert Herrmann
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Publication of EP1994631A2 publication Critical patent/EP1994631A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
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    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
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    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/006—Means for protecting the generator by using control
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    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/30—Special adaptation of control arrangements for generators for aircraft

Definitions

  • stator winding As generators for electrical power synchronous generators are often used. Such machines have in the embodiment as an inner rotor an outer winding (stator winding), which generates a magnetic rotating field. A pole wheel (rotor) contributes to field generation either permanent magnets or a field winding. In these induction machines, the rotor speed is equal to the number of revolutions.
  • the stator is formed to reduce the eddy current losses of layered, electrically insulated from each other iron magnetic sheets.
  • the stator winding is inserted in axially parallel grooves, between the radially inwardly facing poles of the stator and interconnected. The moving magnetic fields circulating through the rotor overcome the air gap between rotor and stator poles and intersect the stator windings.
  • an AC voltage is generated due to the changing with each rotor circulation magnetic fields in each of the windings, whose frequency is synchronous to the rotor speed.
  • the synchronous machine can generate single-phase or multi-phase AC voltage.
  • the active power is determined in the generator mode by the Polradwinkel, which results in a twist angle between the rotor of the loaded machine and the unloaded machine. If the twist angle becomes too large, the engine speed increases greatly and the machine can be destroyed by the centrifugal force of its own components. It must be switched off as quickly as possible in this operating state and resynchronized. In particular, when used in the aviation sector, the electrical / mechanical access to the generator for obvious reasons is not possible.
  • Machines related to their basic structure with permanent-magnet synchronous machines are transversal flux machines which have a circumferential winding in contrast to the normal machines with a diameter winding.
  • the magnetic flux is transverse (perpendicular) to the plane of rotation.
  • a rotor has a plurality of axially adjacent to each other arranged permanent magnet rings, consisting of individual magnets. These are oriented in the radial direction with alternating magnetic direction.
  • the stator has one or more circumferential windings comprised of intermeshing soft magnetic poles. As the rotor moves relative to the stator, a magnetic alternating flux is passed through each stator coil which induces a generator voltage.
  • transverse flux machines facilitates their respective dimensioning. Furthermore, the usual in synchronous machines so-called. Winding heads, which do not contribute to torque generation omitted. According to the design principle, machines operating according to the transverse flux principle can have considerably less ohmic losses than a longitudinal flux motor comparable to the magnetic thrust forces. As a result, a much finer pole pitch is possible, resulting in a large torque and higher efficiency even at low speed.
  • transverse flux machines have a more complex mechanical structure. With permanently excited machines, high efficiencies can be achieved; However, the permanent magnets to be used are costly.
  • the invention teaches a
  • Transverse flux machine in which a rotor has a plurality of axially adjacent to each other arranged permanent magnet rings, which are formed of individual magnets with alternating magnetic direction in the radial direction, the stator surrounds the rotor concentrically to form an air gap at least partially and has one or more stator coils, coaxial with are oriented to the permanent magnet rings, a stator coil has two terminals and at its the air gap to the rotor toward side facing out of interlocking poles facing the permanent magnet rings of the rotor and each aligned with individual of the individual magnets, one to controlling active reactive power source having two terminals for each stator coil, with which the respective stator coil is connected, at least one monitoring arrangement which in case of failure in one or more stator coils drive signals for the ak tive reactive power source, so that the two terminals of the respective stator coil are connected to each other with low resistance.
  • the stator coil is enclosed between two soft-magnetic stator disks, which have alternately intermeshing poles at their edge facing the air gap to the rotor.
  • a continuous edge of one or both stator disks surrounds the stator coil.
  • the monitoring arrangement can be of very simple construction and is set up to detect one or more of the following conditions in the transversal flux machine as an accident:
  • the monitoring arrangement may be configured to detect and compare currents flowing in the stator coils of the transverse flux machine and / or voltages dropping across the stator coils in order to detect a fault in one or more stator coils.
  • the monitoring arrangement may be adapted to detect by means arranged on one or more stator coils of the transverse flux machine temperature sensors heating of the affected stator coil to overloads, short circuits or the like. to detect the affected stator coil.
  • the monitoring arrangement can be configured to detect ground faults of one or more stator coils of the transverse flux machine by means of a potential monitoring circuit for insulation monitoring.
  • the active reactive power source may comprise two half-bridges for switching electrical power.
  • the two half bridges are connected for the respective stator coil to the full bridge. It should be noted that for converting the output power provided by the transverse flux machine during operation, a converter is usually used anyway. This converter usually contains such half bridges for switching electrical powers and therefore assumes in the present inventive configuration of the turbine jet engine generator a dual function: inverter and active reactive power source.
  • the two half-bridges of the active reactive power source have at least two semiconductor switches connected in series. It is also possible, depending on the (reactive) power to be switched, to connect several such series-connected semiconductor switches in parallel.
  • Each of the semiconductor switches has a control input.
  • the first semiconductor switch has a first power terminal which is connected to a high voltage potential connect is.
  • the second semiconductor switch has a second power terminal to be connected to a low voltage potential.
  • a second power terminal of each first semiconductor switch is connected to a first power terminal of the respective second semiconductor switch to form a terminal for the stator coil.
  • each of the semiconductor switches may have a freewheeling diode which is parallel to the two power terminals of the respective semiconductor switch.
  • the monitoring device controls the active reactive power source in case of failure of the turbine air jet engine generator so that remain in the two half bridges either the second semiconductor switches turned on and the first semiconductor switch unchecked, or the first semiconductor switches remain turned on and the second semiconductor switches remain unchecked. In both cases, a short-circuit current takes a controlled path over the respectively switched semiconductor switches.
  • the invention further provides that in the
  • the one for the full power delivery 00435 The one for the full power delivery 00435
  • required rated current can only build up by interaction of the stator coil with a reactive power generator. Without active reactive power generator, i. In an accident, according to the invention, even in the event of a short circuit, never a magnetic flux builds up, which approximately reaches the nominal flux. Thus, even with a short circuit of the entire stator coil only a current below the nominal value. However, in the case of a short circuit of only a part of the stator coil or even only one turn, the locally flowing current can reach or even exceed the nominal value.
  • a further hazard could arise at shutdown of the inverter or the associated H-bridge at high generator speeds, because then without induced field-weakening current component, the induced voltage across the freewheeling diodes could charge a downstream DC voltage intermediate circuit to impermissibly high voltages.
  • the invention also protects against this by the controlled short-circuiting of the respective stator coil.
  • Another significant advantage of the inventive concept is that virtually only the magnetically active components (the permanent magnets) contribute to the inertial mass of the rotor, while all other parts of the motor (coils, magnetic return, etc.) are associated with the stator. In this way, a particularly high ratio of force exerted by the electric machine to inert mass can be achieved.
  • stator coil Due to the very simple design annular disc-shaped arrangement of the stator coil (s) of the electric machine, it is possible to keep the force acting on the coil shaking forces low, so that vibrations of the coil or friction of the coil on the wall of the stator coil chamber are low. This makes it possible to make do with minimal insulating material or lining material of the stator coil chamber. This also contributes to the compactness and reliability of the overall arrangement. In addition, this causes a high power density even with small inventive concepts, since the fill factor of the stator coil chamber (coil volume in the stator coil chamber based on the total volume of the stator coil chamber) is high.
  • the stand can be constructed in known manner from electrical sheet metal parts. However, it is also possible to simplify the production, at least partially as a soft magnetic molded body, for example, pressed and / or sintered metal powder shape.
  • the stator is made of solid iron because even with the increased dynamic requirements, the eddy current properties of solid iron are sufficient.
  • transversal flux machine in the form of a generator, it is understood that hereby both a generator operation and a motor (ie driving) operation is possible.
  • the term "transverse flux machine” according to the invention thus understood both generators and engines.
  • the invention it is possible by the invention on the one hand to use a generator for converting the available torque in electrical power.
  • the electric machine in engine operation can also put parts in rotation.
  • the invention is to be realized both in the form of internal rotor machines and external rotor machines.
  • the invention provides to transfer a short-circuit current between individual winding sections of the stator coil by controlled short-circuiting of the overall stator coil in a safe area.
  • a short-circuit current can be performed in a danger minimized manner to the outside. This is at least E2007 / 000435
  • one of the stator coils is formed from a plurality of annular sections, wherein in each case a plurality of the ring sections form a ring which is arranged concentrically to adjacent rings substantially, each ring section is connected at least one of its two ends with a radially outer or further inside ring portion, and radially completely outside or radially inwardly located ring sections are connected at one of its two ends with radially inwardly or radially outmost located annular portions.
  • This aspect of the invention how to make the stator coil advantageous, can also be used independently of the reactive power source to be controlled by the monitoring arrangement with a considerable increase in intrinsic safety of the transverse flux machine according to the invention.
  • the combined application offers a particularly high level of protection against accidents.
  • the invention may be used to advantage in automotive or stationary applications.
  • the invention is used in connection with a turbomachine, in particular a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, because in this context the specific advantages of the invention come into their own.
  • the transverse flux machine is in particular rotatably coupled to a rotating shaft of the turbomachine.
  • the transverse flux machine is advantageously coupled in the region of the low-pressure turbine to the low-pressure shaft, which is easily accessible in the rear region of the aircraft gas turbine.
  • the transversal flux machine can be used as a generator or as a motor / starter.
  • the transversal flux machine preferably combines both functions as a so-called starter generator in one.
  • the invention may be used to advantage in automotive or stationary applications.
  • Fig. 1 shows a schematic partial longitudinal sectional view of a transverse machine according to the invention as a starter generator of a gas turbine, in particular aircraft gas turbine
  • Fig. 2 shows a schematic, enlarged partial view in an exploded perspective view of the electrical machine, which is shown in Fig. 1 as a starter generator.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an active reactive power source according to the invention to be controlled, which is to be connected to the stator coil of the transverse flux machine.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a stator coil of the transverse flux machine according to the invention in a plan view.
  • a transverse flux machine is illustrated as a starter generator in partial longitudinal section.
  • a rotor 52 of the generator 50 rotatably coupled on the rotating shaft 18 of the low-pressure turbine 18 (as well as the entire gas turbine not shown for the sake of clarity) is a rotor 52 of the generator 50 rotatably coupled.
  • the starter generator can be flanged in particular to the shaft.
  • the rotor 52 has a hollow cylindrical carrier 54, on the outer surface of which a plurality of coaxially to the central longitudinal axis A adjacent to each other arranged permanent magnet rings 56 are attached.
  • the permanent magnet rings 56 are formed from individual magnets 56a, 56b,... With radial direction alternating magnetic orientation N, S, N, S (see also FIG. 2).
  • the starter generator 50 has a stator 58 which is constructed of a soft magnetic material, for example of electric sheet metal parts. It is also possible to use it as a soft-magnetic shaped body, for example of pressed and / or sintered Shape metal powder.
  • the stator 58 concentrically surrounds the rotor 52 to form an air gap 60 and has a plurality of stator coils 62 coaxial with and aligned with the permanent magnet rings 56.
  • a stator coil 62 has two terminals 62a, 62b each and is projected on its side facing the air gap 60 to the rotor 52 toward side of soft magnetic, interlocking poles 64.
  • poles 64 are each disposed on a soft iron annular disc 66a, 66b at their respective inner edge along the entire inner circumference.
  • the poles 64 are interleaved in the manner of claw poles facing the permanent magnet rings 56 of the rotor 52 and each aligned with individual ones of the individual magnets 56a, 56b. This is illustrated in detail in FIG. 2.
  • One or both of the soft iron ring discs 66a, 66b have at their outer edge a ring land 66c, which is dimensioned so that in the assembled state of the two soft iron ring discs 66a, 66b, the corresponding stator coil 62 is included.
  • the poles 64 of the two soft iron ring discs 66a, 66b are mutually insulated by a distance. According to the number of stator coils or magnetic rings in the generator (see FIG. 1), the configurations shown in FIG. 2 are assembled.
  • an active reactive power source 70 to be electronically controlled which is connected to the respective stator coil 62, is provided. Furthermore, at least one monitoring arrangement 68 is provided, which is connected to the reactive power source 70 and provides control signals for the active reactive power source 70 in the event of a fault in one or more stator coils 62, so that the two terminals 62a, 62b of the respective stator coil 62 are connected to each other in a low-impedance manner shorted a word - are. It has been found that, especially in the case of the application described here in the aviation sector, a large number of different Stor fallen with this configuration to detect and bring to a safe operating condition.
  • These include short circuits of one, several, or all windings of one or more stationary coil 62, a single or multiple ground fault of one or more stationary coils 62, a low-resistance connection between two stationary coils 62, or a high-resistance connection within a stationary coil 62, and a high-resistance connection between two Stand coils 62.
  • the monitoring arrangement 68 is adapted to detect currents flowing in the stationary coils 62 and voltages dropping across the stationary coils 62 and to compare them with one another in order to detect a fault in one or more stationary coils 62. Furthermore, the monitoring arrangement 68 is set up to detect heating of the stationary coils 62 by means of temperature sensors 74 arranged in the form of stationary coils 62, in order to detect overloads, short circuits or the like of the relevant stationary coils 62.
  • the monitoring arrangement 68 is set up to detect ground faults of one or more stationary coils 62 by means of a potential monitoring circuit 76 for insulation monitoring.
  • a potential monitoring circuit 76 for insulation monitoring.
  • the exact positioning of the provided temperature sensors and current / voltage detectors on the stationary coils is not illustrated in detail for the sake of clarity.
  • the active reactive power source 70 has two half bridges 80, 82 for switching electrical power.
  • Each of the two half-bridges 80, 82 has at least two power MOSFET semiconductor switches 84, 86; 84 ', 86' are connected in the m series.
  • Each of the semiconductor switches 84, 86; 84 ', 86' has an intrinsic freewheeling diode Di, which is parallel to the two power terminals of the respective semiconductor switch and which has silicon junction diode characteristics.
  • a backup capacitor 88 is provided between the high and the low voltage potential V ss and V DD .
  • the control of the MOSFETs takes place at their control inputs G via (not further illustrated) gate resistors by a drive circuit ECU.
  • the drive circuit comprises the monitoring arrangement 68 with the potential monitoring circuit 76 and the temperature sensors 74. It is able to detect a fault immediately by detecting the currents flowing in the stator coils 62 and the stator coils 62 in the position and temperatures
  • the active reactive power source 70 is controlled via its control inputs G so that either the second semiconductor switches 86, 86 'remain turned on in the two half bridges 80, 82 and the first semiconductor switches 84, 84' remain uncontrolled, or the first semiconductor switches 84, 84 'remain turned on and the second semiconductor switches 86, 86' remain uncontrolled. In both cases, the respective stator coil 62 is short-circuited.
  • the affected stator coil supplies only a very small part of the possible proportional rated power, while the inverter continues to feed the (reactive) current initially regulated also in the affected stator coil, as in the other stator coil.
  • the maximum absorbed torque in the affected disc is reduced compared to their share of the rated torque. This reduces the maximum absorbable torque of the entire generator.
  • stator coil with its associated reactive power source / converter is shown, to which the monitoring arrangement 68 is assigned.
  • all stator coils are equipped so that the respective reactive power sources / inverters are fed by a common monitoring arrangement 68 with drive signals, which receives information from sensors, which are distributed to all stator coils of the generator stand.
  • the converter is to be controlled for generator operation by means of an electronic control in such a way that pulsating current flowing in the stator coils is converted into corresponding useful current
  • this electronic controller can be connected to the corresponding sensors and current / Provided voltage sensors and programmed / configured accordingly, also take over the function of the monitoring device 68.
  • stator coils 62 and their current balance are dimensioned so that in case of failure never a magnetic flux occurs, which reaches the nominal flux of the stator coils 62. This can be achieved, in particular in the controlled induced short circuit, that in a preferred embodiment of the invention, a continuous current through the short-circuited stator coils is less than half of the rated current. Such a structurally related low short-circuit current means a considerable security.
  • the stator coils 62 are each formed from a plurality of ring sections 1a ... 4d (see FIG. 4).
  • the ring portions are approximately quarter-circle rings, four of which together with the same radius of curvature together form a ring with interruptions.
  • a plurality of rings (four in the example) are arranged substantially concentrically to their adjacent rings.
  • the individual ring sections 1a ... 4d each have two ends. With one of the two ends of each ring portion is connected to an adjacent radially further outward or adjacent further inside ring portion.
  • the ring portion 2b is connected at one end to the ring portion 1a and at the other end to the ring portion 3c.
  • the ring sections 1a, 2a, 3a, 4a or Id, 2d, 3d, 4d, which are located radially on the very outside or radially inward, are connected at one of their two ends to ring sections located radially on the inside or radially outwards.
  • the ring portion Id is connected at one end to the ring portion 2a.
  • Fig. 3a shows an embodiment of how the connecting pieces 90 are to be provided with corresponding mating, open at the edge recesses 92.
  • stator coils 62 can be achieved by the configuration of the stator coils described above.

Abstract

Disclosed is a transverse flux machine in which the rotor comprises several axially adjacent permanent magnet rings that are formed by individual magnets whose magnetic orientation alternates in a radial direction. The stator concentrically surrounds the rotor in at least some sections so as to form an air gap. The rotor further comprises several stator coils that are oriented coaxial relative to the permanent magnet rings. Each stator coil is provided with two terminals while magnetically soft poles that engage into one another and face the permanent magnet rings of the rotor protrude from the end of the stator coil which faces the air gap towards the rotor. The poles are respectively flush with single individual magnets. An active reactive-power source that is to be controlled is equipped with two terminals for each stator coil, the respective stator coil being connected to said two terminals. A monitoring arrangement supplies triggering signals to the active reactive-power source in case of a failure in one of the stator coils such that the two terminals of the respective stator coil are connected to each other at a low resistance. The inventive transverse flux machine is configured especially as a starter generator for a rotary engine and is coupled in a torsion-proof manner to a rotating shaft of the rotary engine.

Description

Transversalflussmaschine und Turbomaschine mit derartiger Transversalflussmaschine Transverse flux machine and turbomachine with such transverse flux machine
Als Generatoren für elektrische Leistung werden oft Synchrongeneratoren eingesetzt. Derartige Maschinen haben in der Ausgestaltung als Innenläufer eine Außenwicklung (Ständerwicklung) , die ein magnetisches Drehfeld erzeugt. Ein Polrad (Läufer) trägt zur Felderzeugung entweder Permanentmagnete oder eine Erregerwicklung. Bei diesen Drehfeldmaschinen ist die Läuferdrehzahl gleich der Drehfeldzahl. Der Ständer ist zur Verringerung der Wirbelstromverluste aus geschichteten, elektrisch voneinander isolierten Magneteisenblechen gebildet. Die Ständerwicklung ist in achsparallele Nuten, zwischen den radial nach innen weisenden Polen des Ständers eingelegt und verschaltet. Die bei der Bewegung des Läufers mit umlaufenden wechselnden Magnetfelder überwinden den Luftspalt zwischen Läufer- und Ständerpolen und schneiden die Ständerwicklungen. Dort wird aufgrund der sich mit jedem Läuferumlauf wechselnden Magnetfelder in jeder der Wicklungen eine Wechselspannung erzeugt, deren Frequenz synchron zur Läuferdrehzahl ist. Durch geeignete Anordnung und Verschaltung der Ständerwicklungen kann die Synchronmaschine ein- oder mehrphasige Wechselspannung erzeugen. Die Wirkleistung wird im Generatorbetrieb durch den Polradwinkel bestimmt, der sich als Verdrehwinkel zwischen dem Läufer der belasteten Maschine und der unbelasteten Maschine ergibt. Wird der Verdrehwinkel zu groß, erhöht sich die Maschinendrehzahl stark und die Maschine kann durch die Fliehkraft der eigenen Bauteile zerstört werden. Sie muss in diesem Betriebszustand schnellstmöglich abgeschaltet und neu synchronisiert werden. Insbesondere beim Einsatz im Luftfahrtsektor ist der elektrische / mechanische Zugriff auf den Generator aus nahe liegenden Gründen nicht möglich. Außerdem sind dem elektromechanischen Wirkungsgrad von Synchronmaschinen nicht zuletzt wegen der Wicklungsköpfe Grenzen gesetzt . Von ihrem Grundaufbau mit permanenterregten Synchronmaschinen verwandte Maschinen sind Transversalflussmaschinen, die im Gegensatz zu den normalen Maschinen mit Durchmesserwicklung eine Umfangswicklung haben. Der magnetische Fluss verläuft transversal (senkrecht) zur Drehebene. Ein Läufer hat mehrere axial zueinander benachbart angeordnete Permanent-Magnetringe, bestehend aus Einzelmagneten. Diese sind in radialer Richtung orientiert mit abwechselnder magnetischer Richtung. Der Ständer hat eine oder mehrere Umfangswicklungen, die ineinander greifenden weichmagnetischen Polen umfasst sind. Wenn sich der Läufer relativ zum Ständer bewegt, wird durch jede Ständerspule ein magnetischer Wechselfluss geführt, der eine Generatorspannung induziert.As generators for electrical power synchronous generators are often used. Such machines have in the embodiment as an inner rotor an outer winding (stator winding), which generates a magnetic rotating field. A pole wheel (rotor) contributes to field generation either permanent magnets or a field winding. In these induction machines, the rotor speed is equal to the number of revolutions. The stator is formed to reduce the eddy current losses of layered, electrically insulated from each other iron magnetic sheets. The stator winding is inserted in axially parallel grooves, between the radially inwardly facing poles of the stator and interconnected. The moving magnetic fields circulating through the rotor overcome the air gap between rotor and stator poles and intersect the stator windings. There, an AC voltage is generated due to the changing with each rotor circulation magnetic fields in each of the windings, whose frequency is synchronous to the rotor speed. By suitable arrangement and interconnection of the stator windings, the synchronous machine can generate single-phase or multi-phase AC voltage. The active power is determined in the generator mode by the Polradwinkel, which results in a twist angle between the rotor of the loaded machine and the unloaded machine. If the twist angle becomes too large, the engine speed increases greatly and the machine can be destroyed by the centrifugal force of its own components. It must be switched off as quickly as possible in this operating state and resynchronized. In particular, when used in the aviation sector, the electrical / mechanical access to the generator for obvious reasons is not possible. In addition, the electromechanical efficiency of synchronous machines not least because of the winding heads limits. Machines related to their basic structure with permanent-magnet synchronous machines are transversal flux machines which have a circumferential winding in contrast to the normal machines with a diameter winding. The magnetic flux is transverse (perpendicular) to the plane of rotation. A rotor has a plurality of axially adjacent to each other arranged permanent magnet rings, consisting of individual magnets. These are oriented in the radial direction with alternating magnetic direction. The stator has one or more circumferential windings comprised of intermeshing soft magnetic poles. As the rotor moves relative to the stator, a magnetic alternating flux is passed through each stator coil which induces a generator voltage.
Die Entkopplung des magnetischen und elektrischen Kreises bei Transversalflussmaschinen erleichtert deren jeweilige Dimensionierung. Weiterhin entfallen die bei Synchronmaschinen üblichen sog. Wickelköpfe, die nicht zur Momenterzeugung beitragen. Nach dem Transversalflussprinzip arbeitende Maschinen können damit bauartbedingt erheblich weniger ohmsche Verluste aufweisen als ein von den magnetischen Schubkräften her vergleichbarer Longitudinalfluss- Motor. Dadurch wird eine viel feinere Polteilung möglich, woraus bereits bei kleiner Drehzahl ein großes Drehmoment und ein höherer Wirkungsgrad resultiert. Allerdings haben Transversalflussmaschinen einen aufwendigeren mechanischen Aufbau. Mit permanent erregten Maschinen lassen sich hohe Wirkungsgrade erzielen; die dazu einzusetzenden Dauermagneten sind allerdings kostenintensiv.The decoupling of the magnetic and electrical circuit in transverse flux machines facilitates their respective dimensioning. Furthermore, the usual in synchronous machines so-called. Winding heads, which do not contribute to torque generation omitted. According to the design principle, machines operating according to the transverse flux principle can have considerably less ohmic losses than a longitudinal flux motor comparable to the magnetic thrust forces. As a result, a much finer pole pitch is possible, resulting in a large torque and higher efficiency even at low speed. However, transverse flux machines have a more complex mechanical structure. With permanently excited machines, high efficiencies can be achieved; However, the permanent magnets to be used are costly.
Die erwähnten Nachteile, sowohl der Synchron-, als auch der herkömmlichen Transversalflussmaschinen, mögen bei einigen Anwendungen noch hinnehmbar sein; im Luftfahrtsektor sind sie aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen inakzeptabel. Flugtriebwerke sind ständig steigenden Anforderungen unterworfen. Hier sind möglicherweise auftretende Fehlerfälle und Fehlersequenzen frühzeitig aufzudecken und Möglichkeiten zu deren Vermeidung entscheidend. Dazu trägt ein fehlertolerantes Design des Triebwerks sowie seiner Komponenten bei, das im Störfall keine großen Folgeschäden nach sich zieht. Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Transversalflussmaschine bereitzustellen, die eine hohe inhärente Betriebsicherheit hat, und bei einem dennoch auftretenden Störfall in einen sicheren Zustand zu bringen ist (fail-safe) .The mentioned disadvantages of both synchronous and conventional transversal flux machines may still be acceptable in some applications; in the aviation sector they are unacceptable due to the high safety requirements. Aero engines are subject to ever increasing demands. Possible errors and error sequences should be detected early on and options for their avoidance crucial. This is due to a fault-tolerant design of the engine and its components, which does not cause major consequential damage in the event of a fault. The invention is therefore based on the problem to provide a transversal flux machine, which has a high inherent operational safety, and is to bring in a still occurring accident in a safe state (fail-safe).
Als Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung eineAs a solution to this problem, the invention teaches a
Transversalflussmaschine bei der ein Läufer mehrere axial zueinander benachbart angeordnete Permanent-Magnetringe hat, die aus Einzelmagneten mit in radialer Richtung abwechselnder magnetischer Orientierung gebildet sind, der Ständer den Läufer unter Bildung eines Luftspaltes zumindest abschnittsweise konzentrisch umgibt und eine oder mehrere Ständerspulen hat, die koaxial zu den Permanent-Magnetringen orientiert sind, eine Ständerspule jeweils zwei Anschlüsse aufweist und an ihrer dem Luftspalt zu dem Läufer hin zugewandten Seite von ineinander greifenden Polen überragt ist, die den Permanent-Magnetringen des Läufers zugewandt sind und jeweils mit einzelnen der Einzelmagnete fluchten, einer zu steuernden aktiven Blindleistungsquelle, die für jeweils eine Ständerspule zwei Anschlüsse aufweist, mit denen die jeweilige Ständerspule verbunden ist, wenigstens einer Überwachungsanordnung, die bei einem Störfall in einer oder mehreren Ständerspulen Ansteuersignale für die aktive Blindleistungsquelle bereitstellt, so dass die zwei Anschlüsse der jeweiligen Ständerspule niederohmig miteinander verbunden sind.Transverse flux machine in which a rotor has a plurality of axially adjacent to each other arranged permanent magnet rings, which are formed of individual magnets with alternating magnetic direction in the radial direction, the stator surrounds the rotor concentrically to form an air gap at least partially and has one or more stator coils, coaxial with are oriented to the permanent magnet rings, a stator coil has two terminals and at its the air gap to the rotor toward side facing out of interlocking poles facing the permanent magnet rings of the rotor and each aligned with individual of the individual magnets, one to controlling active reactive power source having two terminals for each stator coil, with which the respective stator coil is connected, at least one monitoring arrangement which in case of failure in one or more stator coils drive signals for the ak tive reactive power source, so that the two terminals of the respective stator coil are connected to each other with low resistance.
In dem Ständer ist bei einer Ausführungsform die Ständerspule zwischen zwei weichmagnetischen Ständerscheiben eingefasst, die an ihrem dem Luftspalt zu dem Läufer hin zugewandten Rand jeweils abwechselnd ineinander greifende Pole aufweisen. Auf der von dem Luftspalt abgewandten Seite der Ständerspule umgibt ein durchgehender Rand einer oder beider Ständerscheiben die Ständerspule.In the stator, in one embodiment, the stator coil is enclosed between two soft-magnetic stator disks, which have alternately intermeshing poles at their edge facing the air gap to the rotor. On the side of the stator coil facing away from the air gap, a continuous edge of one or both stator disks surrounds the stator coil.
Durch diese Ausgestaltung des Generators mit einer höheren magnetischen Streuflusskomponente wird eine Dauerkurzschlussfestigkeit erreicht, die im Kurzschlussfall den Effektivstrom unter den Betriebsstrom senkt, so dass keine Er- oder Überhitzungsgefahr droht. Durch die Blindleistungsquelle wird der Generator außerdem in einen sicheren Betriebszustand gebracht.Due to this design of the generator with a higher magnetic leakage flux component, a permanent short-circuit strength is achieved, which in the event of a short circuit the RMS current among the Operating current lowers, so that no risk of overheating or overheating threatens. The generator is also brought into a safe operating state by the reactive power source.
Die Überwachungsanordnung kann sehr einfach aufgebaut sein und ist dazu eingerichtet, als Störfall einen oder mehrere der folgenden Zustände in der Transversalflussmaschine zu detektieren:The monitoring arrangement can be of very simple construction and is set up to detect one or more of the following conditions in the transversal flux machine as an accident:
• einen Kurzschluss einer Windung einer Ständerspule,A short circuit of one turn of a stator coil,
• einen Kurzschluss mehrerer Windungen einer Ständerspule,A short circuit of several turns of a stator coil,
• einen Kurzschluss aller Windungen einer Ständerspule,• a short circuit of all turns of a stator coil,
• einen einfachen Masseschluss einer Ständerspule,A simple short to ground of a stator coil,
• einen mehrfachen Masseschluss einer Ständerspule,A multiple short to ground of a stator coil,
• einen einfachen Masseschluss mehrerer Ständerspulen• a simple short to ground of multiple stator coils
• einen mehrfachen Masseschluss mehrerer Ständerspulen• a multiple short to ground of several stator coils
• eine niederohmige Verbindung zwischen zwei Ständerspulen• a low-resistance connection between two stator coils
• eine hochohmige Verbindung innerhalb einer Ständerspule, oder• a high-resistance connection within a stator coil, or
• eine hochohmige Verbindung zwischen zwei Ständerspulen.• a high-resistance connection between two stator coils.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachungsanordnung dazu eingerichtet sein, in den Ständerspulen der Transversalflussmaschine fließende Ströme und/oder an den Ständerspulen abfallende Spannungen zu erfassen und miteinander zu vergleichen um einen Störfall in einer oder mehreren Ständerspulen zu detektieren.In one embodiment of the invention, the monitoring arrangement may be configured to detect and compare currents flowing in the stator coils of the transverse flux machine and / or voltages dropping across the stator coils in order to detect a fault in one or more stator coils.
Damit können durch Kurzschlüsse oder Unterbrechungen hervorgerufene Veränderungen der EMK, also der an den Anschlüssen der unbelasteten Ständerspulen anliegenden Spannung (= "elektromotorische Kraft") und der Spulenimpedanz in einer Ständerspule im Verhältnis zu den anderen Ständerspulen sehr schnell erkannt werden. Es sind hierfür keine hohen Genauigkeitsanforderungen an Strom- und Spannungswandler zum Erkennen von Kurzschlüssen und Unterbrechungen erforderlich, da in diesen Fällen die Impedanz und EMK erheblich verändert werden. In einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachungsanordnung dazu eingerichtet sein, mittels an einer oder mehreren Ständerspulen der Transversalflussmaschine angeordneten Temperatursensoren Erwärmungen der betroffenen Ständerspule zu erfassen, um Überlastungen, Kurzschlüsse oder dergl . der betroffenen Ständerspule zu detektieren.In this way, changes in the emf caused by short circuits or interruptions, ie the voltage applied to the terminals of the unloaded stator coils (= "electromotive force") and the coil impedance in one stator coil, can be detected very quickly in relation to the other stator coils. There are no high accuracy requirements for current and voltage transformer for detecting short circuits and interruptions required, since in these cases, the impedance and EMF are significantly changed. In a further embodiment of the invention, the monitoring arrangement may be adapted to detect by means arranged on one or more stator coils of the transverse flux machine temperature sensors heating of the affected stator coil to overloads, short circuits or the like. to detect the affected stator coil.
Dies erlaubt ein sicheres, für jede der Ständerspulen selektives Erkennen auch schleichender Störfälle, die sich zunächst nur durch erhöhte Verluste bemerkbar machen.This allows a safe, for each of the stator coils selective detection even creeping incidents, which are initially noticeable only by increased losses.
In einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachungsanordnung dazu eingerichtet sein, mittels einer Potentialüberwachungsschaltung zur Isolationsüberwachung Masseschlüsse von einer oder mehreren Ständerspulen der Transversalflussmaschine zu detektieren.In a further embodiment of the invention, the monitoring arrangement can be configured to detect ground faults of one or more stator coils of the transverse flux machine by means of a potential monitoring circuit for insulation monitoring.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die aktive Blindleistungsquelle zwei Halbbrücken zum Schalten elektrischer Leistungen aufweisen. Die beiden Halbbrücken sind dabei für die jeweilige Ständerspule zur Vollbrücke verschaltet. Dabei ist festzuhalten, dass zum Umformen der von der Transversalflussmaschine im Betrieb bereitgestellten Ausgangsleistung üblicherweise ohnehin ein Umrichter eingesetzt ist. Dieser Umrichter enthält meist derartige Halbbrücken zum Schalten elektrischer Leistungen und übernimmt daher in der vorliegenden erfindungsgemäßen Konfiguration des Turbinen- Luftstrahltriebwerksgenerators eine Doppelfunktion: Umrichter und aktive Blindleistungsquelle.In one embodiment of the invention, the active reactive power source may comprise two half-bridges for switching electrical power. The two half bridges are connected for the respective stator coil to the full bridge. It should be noted that for converting the output power provided by the transverse flux machine during operation, a converter is usually used anyway. This converter usually contains such half bridges for switching electrical powers and therefore assumes in the present inventive configuration of the turbine jet engine generator a dual function: inverter and active reactive power source.
Vorzugsweise haben die beiden Halbbrücken der aktiven Blindleistungsquelle wenigstens zwei Halbleiterschalter, die in Serie geschaltet sind. Es ist abhängig von den zu schaltenden (Blind- ) Leistungen auch möglich, mehrere derartiger in Serie geschalteter Halbleiterschalter parallel zu schalten. Jeder der Halbleiterschalter hat einen Steuereingang. Der erste Halbleiterschalter hat einen ersten Leistungsanschluss, der mit einem hohen Spannungspotential zu verbinden ist. Der zweite Halbleiterschalter hat einen zweiten Leistungsanschluss, der mit einem niedrigen Spannungspotential zu verbinden ist. Ein zweiter Leistungsanschluss jedes ersten Halbleiterschalters ist mit einem ersten Leistungsanschluss des jeweiligen zweiten Halbleiterschalters unter Bildung eines Anschlusses für die Ständerspule verbunden.Preferably, the two half-bridges of the active reactive power source have at least two semiconductor switches connected in series. It is also possible, depending on the (reactive) power to be switched, to connect several such series-connected semiconductor switches in parallel. Each of the semiconductor switches has a control input. The first semiconductor switch has a first power terminal which is connected to a high voltage potential connect is. The second semiconductor switch has a second power terminal to be connected to a low voltage potential. A second power terminal of each first semiconductor switch is connected to a first power terminal of the respective second semiconductor switch to form a terminal for the stator coil.
Weiterhin kann jeder der Halbleiterschalter eine Freilaufdiode haben, die parallel zu den beiden Leistungsanschlüssen des jeweiligen Halbleiterschalters liegt.Furthermore, each of the semiconductor switches may have a freewheeling diode which is parallel to the two power terminals of the respective semiconductor switch.
Die Überwachungsanordnung steuert bei einem Störfall des Turbinen- Luftstrahltriebwerksgenerators die aktive Blindleistungsquelle so an, dass in den beiden Halbbrücken entweder die zweiten Halbleiterschalter leitend geschaltet bleiben und die ersten Halbleiterschalters unangesteuert bleiben, oder die ersten Halbleiterschalter leitend geschaltet bleiben und die zweiten Halbleiterschalter unangesteuert bleiben. In beiden Fällen nimmt ein Kurzschluss-Strom einen kontrollierten Weg über die jeweils leitend geschalteten Halbleiterschalter .The monitoring device controls the active reactive power source in case of failure of the turbine air jet engine generator so that remain in the two half bridges either the second semiconductor switches turned on and the first semiconductor switch unchecked, or the first semiconductor switches remain turned on and the second semiconductor switches remain unchecked. In both cases, a short-circuit current takes a controlled path over the respectively switched semiconductor switches.
Die Erfindung sieht des Weiteren vor, dass in derThe invention further provides that in the
Transversalflussmaschine die Ständerspulen und deren Strombelag so dimensioniert und konfiguriert sind, dass im Störfall eine magnetische Durchflutung auftritt, welche die Nenndurchflutung (= Nennstrom x Windungszahl) nie erreicht. Damit wird sichergestellt, dass selbst bei einem Kurzschluss der gesamten Wicklung ebenfalls nur ein Strom unterhalb des Nennwertes fließen kann. Dies basiert auf dem Umstand, dass der von der Ständerspule zu liefernde Strom seinerseits zu zusätzlichem magnetischem Fluss durch die Ständerspule führt, wodurch ein zusätzlicher Spannungsanteil in der Ständerspule selbstinduziert wird, welcher der jeweiligen Stromänderung entgegenwirkt. Dieser Selbstinduktionsanteil führt bei einem passiven Abschluss der Ständerspule des durch einen Verbraucher oder auch bei einem Kurzschluss der Ständerspule nur zu einem begrenzten Strom und zwar weit unterhalb des Nennwertes. Der für die volle Leistungsabgabe 00435Transverse flux machine, the stator coils and their current load are dimensioned and configured so that in case of failure, a magnetic flux occurs, which never reaches the nominal flux (= rated current x number of turns). This ensures that even with a short circuit of the entire winding also only one current can flow below the nominal value. This is based on the fact that the current to be supplied by the stator coil in turn leads to additional magnetic flux through the stator coil, whereby an additional voltage component in the stator coil is self-induced, which counteracts the respective current change. This self-induction component results in a passive termination of the stator coil by a consumer or even with a short circuit of the stator coil only to a limited current and indeed well below the nominal value. The one for the full power delivery 00435
erforderliche Nennstrom kann sich dagegen nur durch Zusammenwirken der Ständerspule mit einem Blindleistungserzeuger aufbauen. Ohne aktiven Blindleistungserzeuger, d.h. in einem Störfall, baut sich erfindungsgemäß selbst im Kurzschlussfall nie eine magnetische Durchflutung auf, die annähernd die Nenndurchflutung erreicht. Damit stellt sich selbst bei einem Kurzschluss der gesamten Ständerspule nur ein Strom unterhalb des Nennwertes ein. Allerdings kann bei einem Kurzschluss nur eines Teils der Ständerspule oder gar nur einer Windung der dort lokal fließende Strom den Nennwert erreichen oder sogar überschreiten.required rated current, on the other hand, can only build up by interaction of the stator coil with a reactive power generator. Without active reactive power generator, i. In an accident, according to the invention, even in the event of a short circuit, never a magnetic flux builds up, which approximately reaches the nominal flux. Thus, even with a short circuit of the entire stator coil only a current below the nominal value. However, in the case of a short circuit of only a part of the stator coil or even only one turn, the locally flowing current can reach or even exceed the nominal value.
Die Erregung durch die Permanentmagnete führt zu einer ständig induziertenThe excitation by the permanent magnets leads to a constantly induced
Spannung in der Ständerwicklung der Transversalflussmaschine, solange dessen Läufer sich relativ zu seinem Ständer dreht. Ein Abschalten eines im Kurzschlussfall auftretenden Stromes ist somit prinzipiell nicht möglich. Der im Kurzschlussfall fließende Strom erreicht durch die erfindungsgemäße Dimensionierung maximal den Nennstromwert, den die Wicklung dauerhaft führen kann. Andererseits stellt ein Kurzschluss-Strom an einer Fehlerstelle insofern ein Problem dar, dass an der Kurzschluss-Stelle selbst durch den Undefinierten Übergangswiderstand lokal eine hohe Leistung freigesetzt wird, häufig sogar ein Lichtbogen entsteht, der für längere Zeit, wenn nicht dauerhaft brennen kann. Die Erfindung bietet gegen diese Gefährdung einen Schutz durch kontrolliertes Kurzschließen der Ständerspule.Voltage in the stator winding of the transverse flux machine, as long as its runner rotates relative to its stator. Switching off a current occurring in the event of a short circuit is thus not possible in principle. Due to the dimensioning according to the invention, the current flowing in the event of a short circuit reaches at most the rated current value that the winding can permanently conduct. On the other hand, a short-circuit current at a fault point is a problem in that at the short circuit point even by the undefined contact resistance locally high power is released, often even an arc is formed, which can burn for a long time, if not permanently. The invention provides protection against this hazard by controlled short-circuiting of the stator coil.
Eine weitere Gefährdung könnte bei Abschaltung des Wechselrichters bzw. der zugeordneten H-Brücke bei hohen Generatordrehzahlen entstehen, da dann ohne feldschwächenden Stromanteil die induzierte Spannung über die Freilaufdioden einen nachgeschalteten Gleichspannungszwischenkreis auf unzulässig hohe Spannungen aufladen könnte. Die Erfindung schützt auch hiergegen durch das kontrollierte Kurzschließen der jeweiligen Ständerspule.A further hazard could arise at shutdown of the inverter or the associated H-bridge at high generator speeds, because then without induced field-weakening current component, the induced voltage across the freewheeling diodes could charge a downstream DC voltage intermediate circuit to impermissibly high voltages. The invention also protects against this by the controlled short-circuiting of the respective stator coil.
Mit dieser Maßnahme bleibt die Transversalflussmaschine dauernd im gesamten Drehzahlbereich unter allen Bedingungen ohne Gefährdung T/DE2007/000435With this measure, the transverse flux machine remains permanently in the entire speed range under all conditions without risk T / DE2007 / 000435
angrenzender Teile betriebsfähig. Lediglich die abgebbare Leistung reduziert sich entsprechend der Anzahl der kurzgeschlossenen Ständerspulen.adjacent parts operable. Only the deliverable power is reduced according to the number of short-circuited stator coils.
Alles dies sind für den Einsatz der erfindungsgemäßen Transversalflussmaschine für den Einsatz im Luftfahrtsektor signifikante Vorteile.All these are significant advantages for the use of the transverse flux machine according to the invention for use in the aviation sector.
Im Übrigen ist im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen von Generatoren eine sehr viel Bauraum sparendere Ausführung (bei vergleichbarer Ausgangsleistung) möglich.Incidentally, in comparison to conventional embodiments of generators, a very much space-saving design (with comparable output power) is possible.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes besteht darin, dass praktisch nur die magnetisch wirksamen Komponenten (die Dauermagnete) zur trägen Masse des Läufers beitragen, während alle anderen Teile des Motors (Spulen, magnetischer Rückschluss, etc.) dem Ständer zugeordnet sind. Damit kann ein besonders hohes Verhältnis von durch die elektrische Maschine ausgeübter Kraft zu träger Masse erzielt werden.Another significant advantage of the inventive concept is that virtually only the magnetically active components (the permanent magnets) contribute to the inertial mass of the rotor, while all other parts of the motor (coils, magnetic return, etc.) are associated with the stator. In this way, a particularly high ratio of force exerted by the electric machine to inert mass can be achieved.
Durch die sehr einfach gestaltbare ringscheibenförmige Anordnung der Ständerspule (n) der elektrischen Maschine ist es möglich, die auf die Spule wirkenden Rüttelkräfte gering zu halten, so dass Vibrationen der Spule oder Reibung der Spule an der Wand der Ständerspulenkammer gering sind. Damit ist es möglich, mit minimalem Isolationsmaterial bzw. Auskleidungsmaterial der Ständerspulenkammer auszukommen. Auch dies trägt zur Kompaktheit und Zuverlässigkeit der Gesamtanordnung bei. Außerdem bewirkt dies eine hohe Leistungsdichte auch bei kleinen erfindungsgemäßen Konzepten, da der Füllfaktor der Ständerspulenkammer (Spulenvolumen in der Ständerspulenkammer bezogen auf das Gesamtvolumen der Ständerspulenkammer) hoch ist.Due to the very simple design annular disc-shaped arrangement of the stator coil (s) of the electric machine, it is possible to keep the force acting on the coil shaking forces low, so that vibrations of the coil or friction of the coil on the wall of the stator coil chamber are low. This makes it possible to make do with minimal insulating material or lining material of the stator coil chamber. This also contributes to the compactness and reliability of the overall arrangement. In addition, this causes a high power density even with small inventive concepts, since the fill factor of the stator coil chamber (coil volume in the stator coil chamber based on the total volume of the stator coil chamber) is high.
Der Ständer kann in bekannter Weise aus Elektroblechteilen aufgebaut sein. Es ist aus Vereinfachung der Herstellung jedoch auch möglich, ihn zumindest teilweise als einen weichmagnetischen Formkörper, zum Beispiel aus gepresstem und/oder gesintertem Metallpulver zu gestalten. Vorzugsweise ist der Ständer aus massivem Eisen hergestellt, da selbst bei den erhöhten Dynamikanforderungen die Wirbelstromeigenschaften von massivem Eisen ausreichend sind.The stand can be constructed in known manner from electrical sheet metal parts. However, it is also possible to simplify the production, at least partially as a soft magnetic molded body, for example, pressed and / or sintered metal powder shape. Preferably, the stator is made of solid iron because even with the increased dynamic requirements, the eddy current properties of solid iron are sufficient.
Auch wenn vorstehend stets von einer Transversalflussmaschine in Gestalt von einem Generator die Rede war, versteht sich, dass hiermit sowohl ein generatorischer Betrieb als auch ein motorischer (also antreibender) Betrieb möglich ist. Unter dem Begriff "Transversalflussmaschine" werden erfindungsgemäß also sowohl Generatoren als auch Motoren verstanden. Damit ist es durch die Erfindung einerseits möglich, einen Generator zur Umwandlung des an der verfügbaren Drehmomentes in elektrischen Strom einzusetzen. Andererseits kann die elektrische Maschine im Motorenbetrieb auch Teile in Rotation versetzen. Dabei ist die Erfindung sowohl in Gestalt von Innenläufermaschinen als auch von Außenläufermaschinen zu realisieren.Even if the above was always a transversal flux machine in the form of a generator, it is understood that hereby both a generator operation and a motor (ie driving) operation is possible. The term "transverse flux machine" according to the invention thus understood both generators and engines. Thus, it is possible by the invention on the one hand to use a generator for converting the available torque in electrical power. On the other hand, the electric machine in engine operation can also put parts in rotation. The invention is to be realized both in the form of internal rotor machines and external rotor machines.
Durch die vorstehend erläuterte Konfiguration wird eine strukturell bedingte relativ hohe Streuinduktivität des Ständers bzw. der Ständerspule genutzt, so dass im Fall eines Dauerkurzschlusses der durch die Ständerspule fließende Strom stets in einem unkritisch niedrigen Bereich liegt. Durch die damit einhergehende Dauerkurzschlussfestigkeit kann eine inhärente Sicherheit bereitgestellt werden, durch die sich die vorgeschlagene Konfiguration für den Luftfahrtsektor hervorragend eignet. Die zusätzliche gesteuerte Abschaltung einer störfallbehafteten Ständerspule stellt eine redundante, systematisch unabhängige Sicherheit bereit.As a result of the configuration explained above, a structurally related relatively high stray inductance of the stator or the stator coil is used, so that in the case of a permanent short circuit the current flowing through the stator coil is always in a non-critically low range. The concomitant continuous short-circuit strength can provide inherent safety that makes the proposed configuration highly suitable for the aviation sector. The additional controlled shutdown of a faulty stator coil provides a redundant, systematically independent security.
Außerdem sieht die Erfindung vor, einen Kurzschluss-Strom zwischen einzelnen Windungsabschnitten der Ständerspule durch kontrolliertes Kurzschließen der Gesamt-Ständerspule in einen gefahrlosen Bereich zu überführen.In addition, the invention provides to transfer a short-circuit current between individual winding sections of the stator coil by controlled short-circuiting of the overall stator coil in a safe area.
Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch die spezielle Ausgestaltung der Ständerspule ein Kurzschluss-Strom auf gefahrminimierte Weise nach außen geführt werden. Dazu ist wenigstens E2007/000435Finally, in a further embodiment of the invention by the special design of the stator coil, a short-circuit current can be performed in a danger minimized manner to the outside. This is at least E2007 / 000435
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eine der Ständerspulen aus mehreren Ringabschnitten gebildet, wobei jeweils mehrere der Ringabschnitte einen Ring bilden, der zu benachbarten Ringen im Wesentlichen konzentrisch angeordnet ist, jeder Ringabschnitt an wenigstens einem seiner beiden Enden mit einem radial weiter außen oder weiter innen befindlichen Ringabschnitt verbunden ist, und radial ganz außen oder radial ganz innen befindliche Ringabschnitte an einem ihrer beiden Enden mit radial ganz innen bzw. radial ganz außen befindlichen Ringabschnitten verbunden sind. Dieser Aspekt der Erfindung, wie die Ständerspule vorteilhaft zu gestalten ist, kann auch unabhängig von der durch die Überwachungsanordnung anzusteuernde Blindleistungsquelle mit erheblicher Steigerung der Eigensicherheit der Transversalflussmaschine gemäß der Erfindung eingesetzt werden. Allerdings bietet die kombinierte Anwendung einen besonders hohen Schutz gegen Störfälle.one of the stator coils is formed from a plurality of annular sections, wherein in each case a plurality of the ring sections form a ring which is arranged concentrically to adjacent rings substantially, each ring section is connected at least one of its two ends with a radially outer or further inside ring portion, and radially completely outside or radially inwardly located ring sections are connected at one of its two ends with radially inwardly or radially outmost located annular portions. This aspect of the invention, how to make the stator coil advantageous, can also be used independently of the reactive power source to be controlled by the monitoring arrangement with a considerable increase in intrinsic safety of the transverse flux machine according to the invention. However, the combined application offers a particularly high level of protection against accidents.
Die Erfindung kann in automotiven oder stationären Anwendungen mit Vorteil zum Einsatz kommen. Insbesondere wird die Erfindung aber im Zusammenhang mit einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, insbesondere einer Fluggasturbine eingesetzt, weil in diesem Kontext die spezifischen Vorteile der Erfindung besonders gut zur Geltung kommen .The invention may be used to advantage in automotive or stationary applications. In particular, however, the invention is used in connection with a turbomachine, in particular a gas turbine, in particular an aircraft gas turbine, because in this context the specific advantages of the invention come into their own.
Dabei ist die Transversalflussmaschine insbesondere drehfest mit ener rotierenden Welle der Turbomaschine gekoppelt. Beim Einsatz in Fluggasturbinen ist die Transversalflussmaschine vorteilhafterweise im Bereich der Niederdruckturbine an die Niederdruckwelle gekoppelt, die im hinteren Bereich der Fluggasturbine leicht zugänglich ist.In this case, the transverse flux machine is in particular rotatably coupled to a rotating shaft of the turbomachine. When used in aircraft gas turbines, the transverse flux machine is advantageously coupled in the region of the low-pressure turbine to the low-pressure shaft, which is easily accessible in the rear region of the aircraft gas turbine.
Wie auch schon oben angesprochen, kann die Transversalflussmaschine dabei als Generator, oder als Motor/Starter eingesetzt werden. Die Transversalflussmaschine vereint jedoch bevorzugt beide Funktionen als sog. Startergenerator in einem. Die Erfindung kann in automotiven oder stationären Anwendungen mit Vorteil zum Einsatz kommen. Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.As already mentioned above, the transversal flux machine can be used as a generator or as a motor / starter. However, the transversal flux machine preferably combines both functions as a so-called starter generator in one. The invention may be used to advantage in automotive or stationary applications. Other features, characteristics, advantages and possible modifications will become apparent to those skilled in the art from the following description in which reference is made to the accompanying drawings.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 zeigt eine schematische teilweise Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Transversalmaschine als Startergenerator einer Gasturbine, insbesondere FluggasturbineFig. 1 shows a schematic partial longitudinal sectional view of a transverse machine according to the invention as a starter generator of a gas turbine, in particular aircraft gas turbine
Fig. 2 zeigt eine schematische, vergrößerte Teilansicht in perspektivischer Explosionsdarstellung der elektrischen Maschine, die in Fig. 1 als Startergenerator gezeigt ist.Fig. 2 shows a schematic, enlarged partial view in an exploded perspective view of the electrical machine, which is shown in Fig. 1 as a starter generator.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen, zu steuernden aktiven Blindleistungsquelle, die mit der Ständerspule der Transversalflussmaschine zu verbinden ist.3 shows a schematic representation of an active reactive power source according to the invention to be controlled, which is to be connected to the stator coil of the transverse flux machine.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ständerspule der Transversalflussmaschine in einer Draufsicht.4 shows a schematic representation of a stator coil of the transverse flux machine according to the invention in a plan view.
In Fig. 1 ist eine Transversalflussmaschine als Startergenerator im teilweisen Längsschnitt veranschaulicht. An der rotierend gelagerten Welle 18 der Niederdruckturbine 18 (ebenso wie die gesamte Gasturbine der besseren Übersicht halber nicht dargestellt) ist ein Läufer 52 des Generators 50 drehfest angekoppelt. Hierzu kann der Startergenerator insbesondere an die Welle angeflanscht werden. Der Läufer 52 hat einen hohlzylindrischen Träger 54, an dessen Außenfläche mehrere koaxial zur Mittellängsachse A zueinander benachbart angeordnete Permanent-Mag- netringe 56 befestigt sind. Die Permanent-Magnetringe 56 sind aus Einzelmagneten 56a, 56b, ... mit in radialer Richtung abwechselnder magnetischer Orientierung N, S, N, S (siehe auch Fig. 2) gebildet. Der Startergenerator 50 hat einen Ständer 58, der aus einem weichmagnetischen Material, zum Beispiel aus Elektroblechteilen aufgebaut ist. Es ist auch möglich, ihn als weichmagnetischen Formkörper, zum Beispiel aus gepresstem und/oder gesintertem Metallpulver zu gestalten. Der Ständer 58 umgibt den Läufer 52 unter Bildung eines Luftspaltes 60 konzentrisch und hat mehrere Ständerspulen 62, die koaxial zu den Permanent-Magnetringen 56 und mit diesen fluchtend orientiert sind. Eine Ständerspule 62 hat jeweils zwei Anschlüsse 62a, 62b und wird an ihrer dem Luftspalt 60 zu dem Läufer 52 hin zugewandten Seite von weichmagnetischen, ineinander greifenden Polen 64 überragt. Diese Pole 64 sind jeweils an einer Weicheisenringscheibe 66a, 66b an deren jeweiligem Innenrand entlang des gesamten Innenumfangs angeordnet. Die Pole 64 fassen ineinander nach der Art von Klauenpolen, die den Permanent-Magnetringen 56 des Läufers 52 zugewandt sind und jeweils mit einzelnen der Einzelmagnete 56a, 56b fluchten. Dies ist im Detail in Fig. 2 veranschaulicht. Eine oder beide der Weicheisenringscheiben 66a, 66b haben an ihrem Außenrand eine Ringsteg 66c, der so bemessen ist, dass im zusammengesetzten Zustand der beide Weicheisenringscheiben 66a, 66b die entsprechende Ständerspule 62 eingeschlossen ist. Die Pole 64 der beiden Weicheisenringscheiben 66a, 66b sind gegenseitig durch einen Abstand isoliert. Entsprechend der Anzahl der Ständerspulen bzw. Magnetringe in dem Generator (siehe Fig. 1) werden die in Fig. 2 gezeigten Konfigurationen zusammengestellt.In Fig. 1, a transverse flux machine is illustrated as a starter generator in partial longitudinal section. On the rotating shaft 18 of the low-pressure turbine 18 (as well as the entire gas turbine not shown for the sake of clarity) is a rotor 52 of the generator 50 rotatably coupled. For this purpose, the starter generator can be flanged in particular to the shaft. The rotor 52 has a hollow cylindrical carrier 54, on the outer surface of which a plurality of coaxially to the central longitudinal axis A adjacent to each other arranged permanent magnet rings 56 are attached. The permanent magnet rings 56 are formed from individual magnets 56a, 56b,... With radial direction alternating magnetic orientation N, S, N, S (see also FIG. 2). The starter generator 50 has a stator 58 which is constructed of a soft magnetic material, for example of electric sheet metal parts. It is also possible to use it as a soft-magnetic shaped body, for example of pressed and / or sintered Shape metal powder. The stator 58 concentrically surrounds the rotor 52 to form an air gap 60 and has a plurality of stator coils 62 coaxial with and aligned with the permanent magnet rings 56. A stator coil 62 has two terminals 62a, 62b each and is projected on its side facing the air gap 60 to the rotor 52 toward side of soft magnetic, interlocking poles 64. These poles 64 are each disposed on a soft iron annular disc 66a, 66b at their respective inner edge along the entire inner circumference. The poles 64 are interleaved in the manner of claw poles facing the permanent magnet rings 56 of the rotor 52 and each aligned with individual ones of the individual magnets 56a, 56b. This is illustrated in detail in FIG. 2. One or both of the soft iron ring discs 66a, 66b have at their outer edge a ring land 66c, which is dimensioned so that in the assembled state of the two soft iron ring discs 66a, 66b, the corresponding stator coil 62 is included. The poles 64 of the two soft iron ring discs 66a, 66b are mutually insulated by a distance. According to the number of stator coils or magnetic rings in the generator (see FIG. 1), the configurations shown in FIG. 2 are assembled.
Es sei bemerkt, dass hier die Integration des Startergenerators in die Gasturbine an der Niederdruckwelle im Bereich der Niederdruckturbine erfolgt; diese kann aber auch an anderer Stelle erfolgen.It should be noted that here takes place the integration of the starter generator in the gas turbine at the low pressure wave in the region of the low-pressure turbine; but this can also be done elsewhere.
Für jeweils eine Ständerspule 62 mit zwei Anschlüssen 62a, 62b ist eine elektronisch zu steuernden aktive Blindleistungsquelle 70 vorgesehen, die mit der jeweiligen Ständerspule 62 verbunden ist. Weiterhin ist wenigstens eine Überwachungsanordnung 68 vorgesehen, die mit der Blindleistungsquelle 70 verbunden ist und bei einem Störfall in einer oder mehreren Ständerspulen 62 Ansteuersignale für die aktive Blindleistungsquelle bereitstellt 70, so dass die zwei Anschlüsse 62a, 62b der jeweiligen Ständerspule 62 niederohmig miteinander verbunden - mit einem Wort kurzgeschlossen - sind. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für den Fall der hier beschriebenen Anwendung im Luftfahrtsektor eine Vielzahl von unterschiedlichen Storfallen mit dieser Konfiguration zu detektieren und in einen sicheren Betriebszustand zu bringen ist. Dazu gehören Kurzschlüsse einer, mehrerer, oder aller Windungen einer oder mehrerer Standerspule 62, einen einfachen oder mehrfachen Masseschluss einer oder mehrerer Standerspulen 62, eine niederohmige Verbindung zwischen zwei Standerspulen 62, oder eine hochohmige Verbindung innerhalb einer Standerspule 62, sowie eine hochohmige Verbindung zwischen zwei Standerspulen 62.For each stator coil 62 having two terminals 62a, 62b, an active reactive power source 70 to be electronically controlled, which is connected to the respective stator coil 62, is provided. Furthermore, at least one monitoring arrangement 68 is provided, which is connected to the reactive power source 70 and provides control signals for the active reactive power source 70 in the event of a fault in one or more stator coils 62, so that the two terminals 62a, 62b of the respective stator coil 62 are connected to each other in a low-impedance manner shorted a word - are. It has been found that, especially in the case of the application described here in the aviation sector, a large number of different Storfallen with this configuration to detect and bring to a safe operating condition. These include short circuits of one, several, or all windings of one or more stationary coil 62, a single or multiple ground fault of one or more stationary coils 62, a low-resistance connection between two stationary coils 62, or a high-resistance connection within a stationary coil 62, and a high-resistance connection between two Stand coils 62.
Die Uberwachungsanordnung 68 ist dazu eingerichtet, in den Standerspulen 62 fließende Strome und an den Standerspulen 62 abfallende Spannungen zu erfassen und miteinander zu vergleichen um einen Storfall in einer oder mehreren Standerspulen 62 zu detektieren. Weiterhin ist die Uberwachungsanordnung 68 dazu eingerichtet, mittels mehreren Standerspulen 62 angeordneten Temperatursensoren 74 Erwärmungen der Standerspulen 62 zu erfassen, um Überlastungen, Kurzschlüsse oder dergl. der betroffenen Standerspulen 62 zu detektieren.The monitoring arrangement 68 is adapted to detect currents flowing in the stationary coils 62 and voltages dropping across the stationary coils 62 and to compare them with one another in order to detect a fault in one or more stationary coils 62. Furthermore, the monitoring arrangement 68 is set up to detect heating of the stationary coils 62 by means of temperature sensors 74 arranged in the form of stationary coils 62, in order to detect overloads, short circuits or the like of the relevant stationary coils 62.
Weiterhin ist die Uberwachungsanordnung 68 dazu eingerichtet, mittels einer Potentialuberwachungsschaltung 76 zur Isolationsuberwachung Masseschlusse von einer oder mehreren Standerspulen 62 zu detektieren. Die genaue Positionierung der dazu vorgesehenen Temperatursensoren und Strom/Spannungsdetektoren an den Standerspulen ist der Übersichtlichkeit wegen nicht im Detail veranschaulicht.Furthermore, the monitoring arrangement 68 is set up to detect ground faults of one or more stationary coils 62 by means of a potential monitoring circuit 76 for insulation monitoring. The exact positioning of the provided temperature sensors and current / voltage detectors on the stationary coils is not illustrated in detail for the sake of clarity.
In Fig. 3 ist die aktive Blindleistungsquelle 70 gezeigt. Sie hat zwei Halbbrücken 80, 82 zum Schalten elektrischer Leistungen. Jede der beiden Halbbrücken 80, 82 hat wenigstens zwei Leistungs-MOSFET- Halbleiterschalter 84, 86; 84', 86' die m Serie geschaltet sind.In Fig. 3, the active reactive power source 70 is shown. It has two half bridges 80, 82 for switching electrical power. Each of the two half-bridges 80, 82 has at least two power MOSFET semiconductor switches 84, 86; 84 ', 86' are connected in the m series.
Jeder der Halbleiterschalter 84, 86 ist ein N-Kanal MOSFET mit einem Steuereingang G (=Gate) . Der erste Halbleiterschalter 84 hat einen ersten Leistungsanschluss S (=Source) , der mit einem hohen Spannungspotential Vss zu verbinden ist. Der zweite Halbleiterschalter 86 hat einen zweiten Leistungsanschluss D (=Drain) , der mit einem niedrigen Spannungspotential VDD zu verbinden ist.Each of the semiconductor switches 84, 86 is an N-channel MOSFET with a control input G (= gate). The first semiconductor switch 84 has a first power terminal S (= source), which is connected to a high power source Voltage potential V ss is to connect. The second semiconductor switch 86 has a second power terminal D (= drain) to be connected to a low voltage potential V DD .
Ein zweiter Leistungsanschluss D (=Drain) jedes ersten Halbleiterschalters 84 ist mit einem ersten Leistungsanschluss S (=Source) des jeweiligen zweiten Halbleiterschalters 86 unter Bildung eines Anschlusses 62a, 62b für die Ständerspule 62 verbunden. Jeder der Halbleiterschalter 84, 86; 84', 86' hat eine intrisische Freilaufdiode Di, die parallel zu den beiden Leistungsanschlüssen des jeweiligen Halbleiterschalters liegt und welche Silizium-Sperrschichtdioden- Eigenschaften hat.A second power terminal D (= drain) of each first semiconductor switch 84 is connected to a first power terminal S (= source) of the respective second semiconductor switch 86 to form a terminal 62a, 62b for the stator coil 62. Each of the semiconductor switches 84, 86; 84 ', 86' has an intrinsic freewheeling diode Di, which is parallel to the two power terminals of the respective semiconductor switch and which has silicon junction diode characteristics.
Zwischen dem hohen und dem niedrigen Spannungspotential Vss und VDD ist ein Stützkondensator 88 vorgesehen. Die Ansteuerung der MOSFETs erfolgt an deren Steuereingängen G über (nicht weiter veranschaulichte) Gate-Widerstände durch eine Ansteuerschaltung ECU.Between the high and the low voltage potential V ss and V DD , a backup capacitor 88 is provided. The control of the MOSFETs takes place at their control inputs G via (not further illustrated) gate resistors by a drive circuit ECU.
Die Ansteuerschaltung umfasst die Überwachungsanordnung 68 mit der Potentialüberwachungsschaltung 76 und den Temperatursensoren 74. Sie ist durch die Erfassung der in den Ständerspulen 62 fließenden Ströme bzw. den Ständerspulen 62 abfallenden Spannungen in der Lage sowie der Temperaturen in der Lage, einen Störfall unmittelbar zu detektieren und in diesem Fall die aktive Blindleistungsquelle 70 über deren Steuereingänge G so anzusteuern, dass in den beiden Halbbrücken 80, 82 entweder die zweiten Halbleiterschalter 86, 86' leitend geschaltet bleiben und die ersten Halbleiterschalter 84, 84' unangesteuert bleiben, oder die ersten Halbleiterschalter 84, 84' leitend geschaltet bleiben und die zweiten Halbleiterschalter 86, 86' unangesteuert bleiben. In beiden Fällen ist die jeweilige Ständerspule 62 kurzgeschlossen. Auch wenn die vorstehend erläuterte Anordnung davon ausgeht, dass der kontrolliert herzustellende Kurzschluss mittels des ohnehin bei einem Generator vorhandenen Umrichters im Zusammenspiel mit der Überwachungsanordnung 68 bewirkt wird ist festzuhalten, dass dies auch durch von dem Umrichter unabhängige Schalter (Halbleiterschalter oder Relais) erreicht werden kann und von der vorliegenden Erfindung umfasst ist.The drive circuit comprises the monitoring arrangement 68 with the potential monitoring circuit 76 and the temperature sensors 74. It is able to detect a fault immediately by detecting the currents flowing in the stator coils 62 and the stator coils 62 in the position and temperatures In this case, the active reactive power source 70 is controlled via its control inputs G so that either the second semiconductor switches 86, 86 'remain turned on in the two half bridges 80, 82 and the first semiconductor switches 84, 84' remain uncontrolled, or the first semiconductor switches 84, 84 'remain turned on and the second semiconductor switches 86, 86' remain uncontrolled. In both cases, the respective stator coil 62 is short-circuited. Even if the arrangement explained above assumes that the short circuit to be produced in a controlled manner is effected in conjunction with the monitoring arrangement 68 by means of the converter which is present anyway in a generator, it can be stated that this is also achieved by switches which are independent of the converter (Semiconductor switch or relay) can be achieved and is encompassed by the present invention.
Im Fall eines solcherart hergestellten kontrollierten Kurzschlusses liefert die betroffene Ständerspule nur noch einen sehr geringen Teil der möglichen anteiligen Nennleistung, während der Wechselrichter den (Blind-) Strom zunächst weiterhin geregelt auch in die betroffene Ständerspule einspeist, wie in die anderen Ständerspule. Das maximal aufgenommene Drehmoment in der betroffenen Scheibe reduziert sich gegenüber deren Anteil am Nennmoment. Damit reduziert sich das maximal aufnehmbare Drehmoment des gesamten Generators. Bei Auftreten der Störung während Abgabe sehr geringer Leistung oder gar Leerlauf kann das aufgenommene Drehmoment dadurch aber spontan ansteigen.In the case of a controlled short circuit produced in this way, the affected stator coil supplies only a very small part of the possible proportional rated power, while the inverter continues to feed the (reactive) current initially regulated also in the affected stator coil, as in the other stator coil. The maximum absorbed torque in the affected disc is reduced compared to their share of the rated torque. This reduces the maximum absorbable torque of the entire generator. When the disturbance occurs during the delivery of very low power or even idling, the absorbed torque can thereby spontaneously increase.
Eine Ausweitung des Kurzschlusses auf weitere Ständerspulen, insbesondere die benachbarten Ständerspulen, ist wegen der Abschottung durch dasAn extension of the short circuit to further stator coils, in particular the adjacent stator coils, is due to the foreclosure by the
Statoreisen ausgeschlossen. Die Schutzmaßnahmen greifen schnell genug, um einStatereisen excluded. The protective measures grab fast enough to one
Durchbrennen der Weicheisenscheibe zwischen den Ständerspulen oder dieBlowing the soft iron disc between the stator coils or the
Schädigung der Nachbarspule durch die auftretende lokale Erwärmung durch dieDamage to the adjacent coil due to the local heating caused by the
Weicheisenscheibe hindurch zu verhindern.Soft iron disc to prevent through.
In Fig. 3 ist der Übersicht wegen nur eine Ständerspule mit der ihr zugeordneten Blindleistungsquelle/Umrichter gezeigt, der die Überwachungsanordnung 68 zugeordnet ist. Erfindungsgemäß sind jedoch alle Ständerspulen so ausgestattet, wobei die jeweiligen Blindleistungsquellen/Umrichter von einer gemeinsamen Überwachungsanordnung 68 mit Ansteuersignalen gespeist werden, die aus Sensoren ihre Informationen erhält, die an allen Ständerspulen des Generatorständers verteilt sind. Da für den Generatorbetrieb der Umrichter mittels einer elektronischen Steuerung so anzusteuern ist, dass in den Ständerspulen fließender pulsierender Strom in entsprechenden Nutzstrom umgesetzt wird, kann diese elektronischen Steuerung mit den entsprechenden Sensoren und Strom/ Spannungsaufnehmern versehen und entsprechend programmiert/konfiguriert, auch die Funktion der Überwachungsanordnung 68 übernehmen.In FIG. 3, for the sake of clarity, only one stator coil with its associated reactive power source / converter is shown, to which the monitoring arrangement 68 is assigned. According to the invention, however, all stator coils are equipped so that the respective reactive power sources / inverters are fed by a common monitoring arrangement 68 with drive signals, which receives information from sensors, which are distributed to all stator coils of the generator stand. Since the converter is to be controlled for generator operation by means of an electronic control in such a way that pulsating current flowing in the stator coils is converted into corresponding useful current, this electronic controller can be connected to the corresponding sensors and current / Provided voltage sensors and programmed / configured accordingly, also take over the function of the monitoring device 68.
Die Ständerspulen 62 und deren Strombelag sind so dimensioniert, dass im Störfall nie eine magnetische Durchflutung auftritt, welche die Nenndurchflutung der Ständerspulen 62 erreicht. Damit kann insbesondere auch im kontrolliert herbeigeführten Kurzschlussfall erreicht werden, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Dauerstrom durch die kurzgeschlossenen Ständerspulen geringer ist als die Hälfte des Nennstroms . Ein derartig strukturell bedingter geringer Kurzschluss-Strom bedeutet eine erhebliche Sicherheit .The stator coils 62 and their current balance are dimensioned so that in case of failure never a magnetic flux occurs, which reaches the nominal flux of the stator coils 62. This can be achieved, in particular in the controlled induced short circuit, that in a preferred embodiment of the invention, a continuous current through the short-circuited stator coils is less than half of the rated current. Such a structurally related low short-circuit current means a considerable security.
Die Ständerspulen 62 sind jeweils aus mehreren Ringabschnitten Ia ... 4d gebildet (siehe Fig. 4) . In der vorliegenden Ausführungsform sind die Ringabschnitte etwa Viertel-Kreisringe, von denen jeweils vier mit gleichem Krümmungsradius zusammen einen Ring mit Unterbrechungen bilden. Dabei sind mehrere Ringe (im Beispiel vier) zu ihren benachbarten Ringen im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind.The stator coils 62 are each formed from a plurality of ring sections 1a ... 4d (see FIG. 4). In the present embodiment, the ring portions are approximately quarter-circle rings, four of which together with the same radius of curvature together form a ring with interruptions. In this case, a plurality of rings (four in the example) are arranged substantially concentrically to their adjacent rings.
Die einzelnen Ringabschnitte Ia ... 4d haben jeweils zwei Enden. Mit einem der beiden Enden ist jeder Ringabschnitt mit einem angrenzenden radial weiter außen oder angrenzenden weiter innen befindlichen Ringabschnitt verbunden. So ist zum Beispiel der Ringabschnitt 2b an seinem einen Ende mit dem Ringabschnitt Ia und an seinem anderen Ende mit dem Ringabschnitt 3c verbunden.The individual ring sections 1a ... 4d each have two ends. With one of the two ends of each ring portion is connected to an adjacent radially further outward or adjacent further inside ring portion. For example, the ring portion 2b is connected at one end to the ring portion 1a and at the other end to the ring portion 3c.
Die radial ganz außen oder radial ganz innen befindlichen Ringabschnitte Ia, 2a, 3a, 4a bzw. Id, 2d, 3d, 4d sind an einem ihrer beiden Enden mit radial ganz innen bzw. radial ganz außen befindlichen Ringabschnitten verbunden. So ist zum Beispiel der Ringabschnitt Id an seinem einen Ende mit dem Ringabschnitt 2a verbunden.The ring sections 1a, 2a, 3a, 4a or Id, 2d, 3d, 4d, which are located radially on the very outside or radially inward, are connected at one of their two ends to ring sections located radially on the inside or radially outwards. For example, the ring portion Id is connected at one end to the ring portion 2a.
Die einzelnen Enden der Ringabschnitte sind mit Verbindungsstücken 90 elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungsstücke 90 zwischen den Enden der Ringabschnitte kreuzen sich. Daher zeigt Fig. 3a eine Ausführungsform, wie die Verbindungsstücke 90 mit entsprechenden in einander passenden, randseitig offenen Ausnehmungen 92 zu versehen sind.The individual ends of the ring sections are electrically connected to connecting pieces 90. The connectors 90 between the Ends of the ring sections intersect. Therefore, Fig. 3a shows an embodiment of how the connecting pieces 90 are to be provided with corresponding mating, open at the edge recesses 92.
Insgesamt ist durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Ständerspulen ein besonders sichere, aber auch eine raumsparende und kompakte Konfiguration der Ständerspulen 62 zu erreichen. Overall, a particularly secure, but also a space-saving and compact configuration of the stator coils 62 can be achieved by the configuration of the stator coils described above.

Claims

7 00043518Patentansprüche 7 00043518Patent claims
1. Transversalflussmaschine, bei der ein Läufer (52) mehrere axial zueinander benachbart angeordnete Permanent-Magnetringe (56) hat, die aus Einzelmagneten (56a, 56b, 65c, ...) mit in radialer Richtung abwechselnder magnetischer Orientierung (N, S) gebildet sind, ein Ständer (58) den Läufer (52) unter Bildung eines Luftspaltes (60) zumindest abschnittsweise konzentrisch umgibt und eine oder mehrere Ständerspulen (62) hat, die koaxial zu den Permanent- Magnetringen (56) orientiert sind, eine Ständerspule (62) jeweils zwei Anschlüsse (62a, 62b) aufweist und an ihrer dem Luftspalt (60) zu dem Läufer (52) hin zugewandten Seite von ineinander greifenden Polen (64) überragt ist, die den Permanent-Magnetringen des Läufers zugewandt sind und jeweils mit einzelnen der Einzelmagnete (56a, 56b, 65c, ...) fluchten, einer zu steuernden aktiven Blindleistungsquelle (70) , die für jeweils eine Ständerspule (62) zwei Anschlüsse aufweist, mit denen die jeweilige Ständerspule (62) verbunden ist, wenigstens einer Überwachungsanordnung (68), die bei einem Störfall in einer oder mehreren Ständerspulen (62) Ansteuersignale für die aktive Blindleistungsquelle (70) bereitstellt, so dass die zwei Anschlüsse der jeweiligen Ständerspule (62) niederohmig miteinander verbunden sind.1. transverse flux machine, in which a rotor (52) has a plurality of axially adjacent to each other arranged permanent magnet rings (56) consisting of individual magnets (56a, 56b, 65c, ...) with alternating in the radial direction magnetic orientation (N, S) a stator (58) concentrically surrounds the rotor (52) concentrically to form an air gap (60) and has one or more stator coils (62) coaxial with the permanent magnet rings (56), a stator coil ( 62) each having two terminals (62a, 62b) and at its the air gap (60) to the rotor (52) facing side of interlocking poles (64) surmounted, which face the permanent magnet rings of the rotor and in each case with individual ones of the individual magnets (56a, 56b, 65c, ...) are aligned with an active reactive power source (70) to be controlled which has two terminals for each one stator coil (62) to which the respective stator coil (62) is connected is, at least one monitoring arrangement (68) which provides in a fault in one or more stator coils (62) drive signals for the active reactive power source (70), so that the two terminals of the respective stator coil (62) are connected to each other with low resistance.
2. Transversalflussmaschine nach Anspruch 1, bei der die Überwachungsanordnung (68) dazu eingerichtet ist, als Störfall einen oder mehrere der folgenden Zustände zu detektieren: einen Kurzschluss einer Windung einer Ständerspule, einen Kurzschluss mehrerer Windungen einer Ständerspule, einen Kurzschluss aller Windungen einer Ständerspule, einen einfachen Masseschluss einer Ständerspule, einen mehrfachen Masseschluss einer Ständerspule, einen einfachen Masseschluss mehrerer Ständerspulen, einen mehrfachen Masseschluss mehrerer Ständerspulen, 35A transversal flux machine according to claim 1, wherein the monitoring arrangement (68) is arranged to detect one or more of the following conditions as a fault: a short circuit of one turn of a stator coil, a short circuit of several turns of a stator coil, a short circuit of all turns of a stator coil, a simple short to ground of a stator coil, a multiple short to ground of a stator coil, a simple short to ground of multiple stator coils, a multiple short to ground of multiple stator coils, 35
1919
eine niederohmige Verbindung zwischen zwei Ständerspulen, eine hochohmige Verbindung innerhalb einer Ständerspule, oder eine hochohmige Verbindung zwischen zwei Ständerspulen.a low-resistance connection between two stator coils, a high-impedance connection within a stator coil, or a high-resistance connection between two stator coils.
3. Transversalflussmaschine nach Anspruch 2, bei der die Überwachungsanordnung (68) dazu eingerichtet ist, in den Ständerspulen fließende Ströme und/oder an den Ständerspulen abfallende Spannungen zu erfassen und miteinander zu vergleichen um einen Störfall in einer oder mehreren Ständerspulen zu detektieren.3. Transverse flux machine according to claim 2, wherein the monitoring arrangement (68) is adapted to detect currents flowing in the stator coils and / or voltages dropped across the stator coils and to compare them with one another to detect a fault in one or more stator coils.
4. Transversalflussmaschine nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Überwachungsanordnung (68) dazu eingerichtet ist, mittels an einer oder mehreren Ständerspulen angeordneten Temperatursensoren Erwärmungen der betroffenen Ständerspule zu erfassen, um Überlastungen, Kurzschlüsse oder dergl . der betroffenen Ständerspule zu detektieren.4. Transverse flux machine according to claim 2 or 3, wherein the monitoring arrangement (68) is adapted to detect by means of arranged on one or more stator coils temperature sensors heating the affected stator coil to overloads, short circuits or the like. to detect the affected stator coil.
5. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Überwachungsanordnung (68) dazu eingerichtet ist, mittels einer Potentialüberwachungsschaltung zur Isolationsüberwachung Masseschlüsse von einer oder mehreren Ständerspulen zu detektieren.5. Transverse flux machine according to one of claims 2 to 4, wherein the monitoring arrangement (68) is adapted to detect by means of a potential monitoring circuit for insulation monitoring ground faults of one or more stator coils.
6. Transversalflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die aktive Blindleistungsquelle (70) zwei Halbbrücken zum Schalten elektrischer Leistungen aufweist.6. Transverse flux machine according to one of the preceding claims, wherein the active reactive power source (70) has two half-bridges for switching electrical power.
7. Transversalflussmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die beiden Halbbrücken wenigstens zwei Halbleiterschalter aufweisen, die in Serie geschaltet sind, und jeder Halbleiterschalter einen Steuereingang (G) aufweist, der erste Halbleiterschalter einen ersten Leistungsanschluss (S) aufweist, der mit einem hohen Spannungspotential (VSS) verbindbar ist; der zweite Halbleiterschalter einen zweiten Leistungsanschluss (D) aufweist, der mit einem niedrigen Spannungspotential (VDD) verbindbar ist; und ein zweiter Leistungsanschluss (D) jedes ersten7. Transverse flux machine according to the preceding claim, wherein the two half-bridges comprise at least two semiconductor switches, which are connected in series, and each semiconductor switch has a control input (G), the first semiconductor switch having a first power terminal (S) having a high voltage potential (VSS) is connectable; the second semiconductor switch has a second power terminal (D) connectable to a low voltage potential (VDD); and a second power port (D) of each first one
Halbleiterschalters mit einem ersten Leistungsanschluss (S) des jeweiligen zweiten Halbleiterschalters unter Bildung eines Anschlusses () für die Ständerspule verbunden ist.Semiconductor switch with a first power terminal (S) of the respective second semiconductor switch is connected to form a terminal () for the stator coil.
8. Transversalflussmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Überwachungsanordnung bei einem Störfall die aktive Blindleistungsquelle so ansteuert, dass in den beiden Halbbrücken entweder die zweiten Halbleiterschalter leitend geschaltet bleiben und die ersten Halbleiterschalters unangesteuert bleiben, oder - die ersten Halbleiterschalter leitend geschaltet bleiben und die zweiten Halbleiterschalter unangesteuert bleiben.8. Transverse flux machine according to the preceding claim, wherein the monitoring arrangement in case of failure drives the active reactive power source so that in the two half bridges either the second semiconductor switches remain turned on and the first semiconductor switch remain uncontrolled, or - the first semiconductor switches remain turned on and the second semiconductor switch remain unchecked.
9. Transversalflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder der Halbleiterschalter eine Freilaufdiode aufweist, die parallel zu den beiden Leistungsanschlüssen des jeweiligen Halbleiterschalters liegt.9. Transverse flux machine according to one of the preceding claims, wherein each of the semiconductor switch has a freewheeling diode which is parallel to the two power terminals of the respective semiconductor switch.
10. Transversalflussmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Ständerspulen und deren Strombelag so dimensioniert sind, dass im Störfall nie eine magnetische Durchflutung auftritt, welche die Nenndurchflutung erreicht.10. Transverse flux machine according to one or more of claims 1 to 9, wherein the stator coils and their current balance are dimensioned so that in case of failure never a magnetic flux occurs, which reaches the nominal flux.
11. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Ständer ein weichmagnetischer Formkörper, vorzugsweise aus gepresstem und/oder gesintertem Metallpulver ist.11. Transverse flux machine according to one of claims 1 to 10, wherein the stator is a soft magnetic molded body, preferably made of pressed and / or sintered metal powder.
12. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der wenigstens eine der Ständerspulen aus mehreren Ringabschnitten (Ia ... 4d) gebildet ist, wobei jeweils mehrere der Ringabschnitte (Ia ... 4d) einen Ring (Ia, 2a, 3a, 4a; ... Id, 2d, 3d, 4d) bilden, der zu benachbarten Ringen im Wesentlichen konzentrisch angeordnet ist, jeder Ringabschnitt (Ia ... 4d) an wenigstens einem seiner beiden Enden mit einem radial weiter außen oder weiter innen befindlichen Ringabschnitt verbunden ist, und radial ganz außen (Id, 2d, 3d, 4d) oder radial ganz innen (Ia, 2a, 3a, 4a) befindliche Ringabschnitte an einem ihrer beiden Enden mit radial ganz innen (Ia, 2a, 3a, 4a) bzw. radial ganz außen (Id, 2d, 3d, 4d) befindlichen Ringabschnitten verbunden sind.12. Transverse flux machine according to one of claims 1 to 11, wherein at least one of the stator coils of a plurality of ring sections (Ia ... 4d) is formed, wherein in each case a plurality of the ring sections (Ia ... 4d) a ring (Ia, 2a, 3a , 4a, ... Id, 2d, 3d, 4d), which is arranged concentrically to adjacent rings, each ring section (Ia ... 4d) is connected at at least one of its two ends to a ring section located radially further outward or further inward, and radially outward (Id, 2d, 3d, 4d) or radially entirely inward (Ia, 2a, 3a, 4a) located at one of its two ends with radially inwardly (Ia, 2a, 3a, 4a) and radially outboard (Id, 2d, 3d, 4d) located ring sections are connected.
13. Transversalflussmaschine nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material aufgebaut ist.13. Transverse flux machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotor is at least partially constructed of a soft magnetic material.
14. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine mit einer Transversalflussmaschine nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transversalflussmaschine drehfest mit einer rotierenden Welle der Turbomaschine gekoppelt ist.14. Turbomachine, in particular gas turbine, in particular aircraft gas turbine with a transverse flux machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transverse flux machine is rotatably coupled to a rotating shaft of the turbomachine.
15. Turbomaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transversalflussmaschine als Generator ausgebildet ist.15. Turbomachine according to claim 14, characterized in that the transverse flux machine is designed as a generator.
16. Turbomaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transversalflussmaschine als Startergenerator ausgebildet ist. 16. Turbomachine according to claim 14 or 15, characterized in that the transverse flux machine is designed as a starter generator.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7774148B2 (en) * 2007-01-30 2010-08-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Torque estimator for IPM motors
US8232695B2 (en) 2007-07-09 2012-07-31 Clearwater Holdings, Ltd Electromagnetic machine with independent removable coils, modular parts and self sustained passive magnetic bearing
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
TW201020161A (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Shutter Prec Co Ltd Generator structure for a bicycle hub
US8310118B2 (en) * 2010-03-17 2012-11-13 Hamilton Sundstrand Corporation Packaging improvement for converter-fed transverse flux machine
JP5534337B2 (en) * 2010-09-30 2014-06-25 日立工機株式会社 Disc motor and electric working machine
JP5534338B2 (en) 2010-09-30 2014-06-25 日立工機株式会社 Disc motor and electric working machine
CN104849595A (en) * 2010-11-12 2015-08-19 庄景阳 Motorcycle charging and discharging detection method
DE102011076516A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a power amplifier
AT511440B1 (en) * 2011-08-12 2012-12-15 Traktionssysteme Austria Gmbh METHOD FOR REGULATING A DRIVE UNIT FOR RAIL VEHICLES AND RAIL VEHICLE DRIVE UNIT
DE102011084580A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Universität Bremen Wind power machine
DE112012006225T5 (en) * 2012-04-10 2015-01-15 Mitsubishi Electric Corporation electric motor
DE102012022495A1 (en) 2012-11-19 2014-05-22 Micronas Gmbh Bridge circuit with increased reliability
US10505412B2 (en) 2013-01-24 2019-12-10 Clearwater Holdings, Ltd. Flux machine
US10205358B2 (en) * 2014-04-12 2019-02-12 GM Global Technology Operations LLC Electric machine for a vehicle powertrain and the electric machine includes a permanent magnet
US10284036B2 (en) 2015-08-24 2019-05-07 GM Global Technology Operations LLC Electric machine for hybrid powertrain with engine belt drive
US9925889B2 (en) 2015-08-24 2018-03-27 GM Global Technology Operations LLC Electric machine for hybrid powertrain with dual voltage power system
JP7052017B2 (en) 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 Systems and methods to improve storage
JP7433223B2 (en) 2017-10-29 2024-02-19 クリアウォーター ホールディングス，リミテッド Modular electromagnetic machine and manufacturing method
US20200063595A1 (en) * 2018-08-27 2020-02-27 Michael Newgent Compressed gas and recycled liquid turbine power system
US10666099B1 (en) 2018-11-26 2020-05-26 GM Global Technology Operations LLC Slotted permanent magnets for electric machines
US11323001B2 (en) 2019-07-02 2022-05-03 GM Global Technology Operations LLC Segmented bar conductors for electric machines
US10780849B1 (en) 2019-08-07 2020-09-22 GM Global Technology Operations LLC Electric drive units with integrated power electronics for vehicle powertrains
US11147193B2 (en) 2020-02-25 2021-10-12 GM Global Technology Operations LLC Vascular cooling system for electrical conductors
CN113394922B (en) * 2020-03-13 2022-06-14 中车永济电机有限公司 Permanent magnet motor adjusting method, device, equipment and storage medium
US11128251B1 (en) * 2020-04-29 2021-09-21 The Boeing Company Fault-tolerant power system architecture for aircraft electric propulsion
US11230288B1 (en) 2020-09-28 2022-01-25 GM Global Technology Operations LLC Optimized regenerative braking for hybrid electric vehicle (HEV) powertrain configurations
US11710993B2 (en) 2020-10-28 2023-07-25 GM Global Technology Operations LLC Electric machines with features for enhancing load transfer performance of stacked-laminate rotors
US11682535B2 (en) 2021-03-12 2023-06-20 Essex Industries, Inc. Rocker switch
WO2022197730A1 (en) 2021-03-15 2022-09-22 Essex Industries, Inc. Five-position switch
US11942822B2 (en) 2021-12-23 2024-03-26 GM Global Technology Operations LLC Stator tooth and winding conductor designs for electric machines

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2797346A (en) * 1954-07-16 1957-06-25 Agnes Jones Ranseen Electric motors
US3218494A (en) * 1963-01-03 1965-11-16 Gen Electric Alternating current generator
GB1401245A (en) 1972-09-04 1975-07-16 Texas Instruments Ltd Over-voltage protection for electrical generators
US5731645A (en) * 1996-02-05 1998-03-24 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Integrated motor/generator/flywheel utilizing a solid steel rotor
DE19818035A1 (en) * 1998-04-22 1999-10-28 Bayerische Motoren Werke Ag Transverse flux machine
US6566775B1 (en) * 2000-01-10 2003-05-20 Richard Benito Fradella Minimal-loss flywheel battery and related elements
EP1497906B1 (en) * 2002-04-11 2010-12-15 Eocycle Technologies Inc. Transverse flow electric machine with a toothed rotor
US6750588B1 (en) * 2002-06-03 2004-06-15 Christopher W. Gabrys High performance axial gap alternator motor
CN1241309C (en) * 2002-06-25 2006-02-08 江建中 Focused transverse magnetic field motor
US6803748B2 (en) * 2003-02-03 2004-10-12 Delphi Technologies, Inc. System and method for controlling load dump voltage of a synchronous machine
DE10325085B3 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Compact Dynamics Gmbh transverse flux
JP3944140B2 (en) * 2003-06-04 2007-07-11 本田技研工業株式会社 Claw pole motor stator
CN2689571Y (en) * 2004-03-22 2005-03-30 华中科技大学 Permanent magnbetic motor with lateral magnetic field

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007104285A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008140384A (en) 2010-04-27
US7629718B2 (en) 2009-12-08
DE102006012215A1 (en) 2007-09-20
CA2644023A1 (en) 2007-09-20
JP2009529851A (en) 2009-08-20
CN101405922B (en) 2011-09-07
RU2410823C2 (en) 2011-01-27
CN101405922A (en) 2009-04-08
US20070216249A1 (en) 2007-09-20
WO2007104285A3 (en) 2007-12-27
WO2007104285A2 (en) 2007-09-20

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