TW200308136A - Transverse flux machine, in particular unipolar transverse flux machine - Google Patents

Description

200308136 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於申請專利範圍第1項的引文的一種橫向流 機（Transversalflufimaschine)特別是單極橫向流機。 L无前技術】 在一種習知之單極橫向流機（德專利DE 1〇〇 39 466 A1 )中，該容納定子模組的殼體由二個相同設計的半殼構 成，該二半殼呈鏡像對稱互相貼合，將定子模組封入。各 半殼具有一網格狀構造，該構造具有一内環及一個與内環 成同心的外環，該網格構造的内外環利用徑向框條互相= 接成一體。在該半殼中一方面有容納該定子軛用的徑向槽 ，這些徑向槽延伸過内環、徑向框條及外環的範圍，另二 方面有用於供定子框條插入的徑向槽，這些徑向槽只延伸 j内％乾圍，這二個互相貼合的半殼除了這些徑向槽外， 還有凹陷冑’用於容納$子模組的環形、線圈，這些^陷部 呈鏡像對稱互相肖立’ i該成對殼體軸成同心、。定子輛與 徑向槽互相配合設定，使得當定子輛與定子框條插入相關 之把向槽中時’殼體的二個半殼固定成沿徑向及轴向都不 切動。為此，該定子輕在其橫框條的兩側各有—沿徑向 朝外突出的鈞，該鈞在定子軛插入徑向 入4 仅门粍中時，以形狀接 二广搭住該二半殼中的一徑向框條，搭在其背向該 _ , 、中的末端上，有 k向凹隙設入該槽底中，以容納該定 疋于轭，該凹隙的徑 200308136 向深度大小設定成使得當定子軛在正確位置嵌入徑向槽中 時’沿鈞的釣根（Hakenwurzel)碰到凹隙的底。如此，一方 面該定子軛可準確地在容許誤差範圍内沿徑向定位，另方 面將ό亥一個半殼沿轴向互相夾合。 【本發明的優點】 與之相較，具有申請專利範圍第丨項的特徵點的本發 明的橫向流機或單極橫向流機的優點為可將個別部件用簡 單的組合程序簡單地安裝，這種橫向流機可確實保持在這 種馬達構造方式在轉子與定子之間所需的特別小的空氣= —利用申請專利範圍其他各項所述的措施可將申請專利 範圍第1項所述的橫向流機或單極橫向流二 步發展及改良。 另〗的進 碉刊貫施例 …八^双瓶部分之互 :Γ::Π向平面上突出’且定子元件的徑向前端緣沒入 咬體；八。如此所形成的夾合手段可以报容易地在該 成形時，用簡單的射出成形模具的設計而 冋成型上去。 依本發明一 位用的互相對應 中的銳角刻入部 形成）中的銳角 嵌入該刻入部中 有利實施例’該用於將定子元件沿徑向定 的定位元件係由該定子元件之徑向前端緣 ，以及設在夾合手@ (它們在㈣部分上 的凸部（H^ker)(它們呈形狀拉合的方式 )形成。 200308136 依本發明一較佳實施例，環形線圈位在一線圈體中， 該線圈體中設有槽孔以放入該定子元件。槽孔寬度大於定 子兀件的厚度，因此定子元件放入槽孔中時，二者間留有 某種間隙。攻些槽孔互相間隔的距離（沿周圍方向看）相 曰於疋子7G間之對側距離，利用這種在線圈體巾的槽孔。 可將.亥疋子兀件在安裝在環形線圈上時作預定位，使得將 該二個殼體部分沿軸向推到* 平田Π摧到線圈體上時，該定子元件的軸 向前端緣沒入到該二殼體部分的徑向平坦面上的相關夾合 手&中|在化5亥_般體部分加壓後，可沿轴向以及（利 用疋位元件）沿技向定位在進被 . 在旱確位置。由於定子元件的這 種預定位作用，因此兮一加山杏 U此。亥般由數個層片構成的定子元件不 必作包裝程序，而係可麥麥从 J氣地放入该線圈體的槽孔中。 、依本餐明一有利實施例，當殼體由非磁性導電材料製

造時，一殼體部分呈錯带 „ + A 罐开y，另一豉體部分呈盤形，其 殼體部分包含一個中麥μη踏 , 、 、 、 ’、由於為了使橫向流機可靠地 高速運轉一般至少將-個定工 個疋子权組沿軸向相鄰設置，且如 有必要，互相地相對轉了 Q。 ^ f 90的電流相位角，因此，這二 個盤形殼體部分以1昔&兮+人 、 八月向该夾合手段的盤面直接互相倚靠 ’且被一個定子模組的罐 罐开^ A又體部€它們以其圓環形罐緣 互相推5 )搭住。這點有一 好處，即··當該機器為雙股型 (zweistrangig)的機型時，一 —個疋子模組用的殼體部份可以 做成相同，且只需作轉動 得動以xe成互相相對旋轉（間隔） 的相對旋轉角度位置。如罢姑拖抑 " ^機為、的轉子模組（它們沿軸 向相鄰設在轉子軸上）已如轴 …#作了 90的電相位旋轉移 200308136 動’則該定子模組的二個盤形殼體部分不必相對旋轉而直 接互相靠纟，並利用該二罐形之殼體部分的受軸向壓力造 成的結合而互相保持貼合在_起。當然，該二個盤形的殼 :部分也可另外互相接合成做成一體。但當二者做成一體 時，上述那種相同設計的殼體部分在製造上的優點就失去 了0 依本發明一較佳實施例，在該二盤形殼體部分之間設 有供電線，將電供應到定子模組中的二個環形線圈，它們

呈-沖壓格的形式。如此，纟由該二定子模組做出線圈電 端子就比較簡單。 本發明茲利用圖式中所示之實施例在以下說明中詳細 述敘。 【實施方式】 弟圖之剖視圖所顯示的單極橫向流機有一定子（1 1 ) 以及一個在該定子（11)中運轉的轉子（12)，該轉子以不能相 對轉動的方式位在—轉子軸G 3)上。定子G U包含二個沿軸 φ 向直接相依靠的定子模組（14)(亦請見第2圖），而轉子 (1 2)包含一個轉子模組（丨5)，係沿軸向先後以不能相對轉動 的方式放在轉子軸（13)上。各定子模組（14)容納在一殼體 (16)中’該殼體（16)由不能導磁的材料，如鋁或塑膠構成， 且由一罐形外殼體部（161)及一盤形内殼體部（162)組成（第 5圖）。如第5圖’特別是如第6圖所示，該殼體〔它們 各谷納一個定子模組（14)〕的二個盤形殼體部（161)〔它們 10 200308136 以其圓％形罐緣互相推合〕搭住。各殼體部（161)(162)有一 巾央開口（ 1 7)或（1 8)，其中，該二個外面的罐形殼體部 (161)的中央開口（17)各容納著一個軸承罩（19)，該轉子軸 (13)利用一旋轉軸承（2〇)以可轉動的方式支承在該軸承罩 (19)中。 一種定子模組（14)的構造在德專利dE 1〇〇 39 466 A1 中具體地說明過，因此這裡只作簡短說明。定子模組（14) 有一裱形線圈（21)，對定子軸、轉子軸或殼體軸設成同心 ，且被谷納在線圈體（22)中。該環形線圈體（22)橫截面呈υ φ 形，其中邊U形開口朝向外，亦即朝向該罐形殼體部（丨6丄） 。因此如第1、第2、第3圖所示，該線圈體（22)有二個平 行的環形腿（221)及（222)及一個與該二腿（221)(222)互相連 · 接成一體的環形橫框條（223)。環形線圈（21)容納在該二腿 、 (221)及（222)之間，且捲繞到該橫框條（223)上。該具有内 δ又的環形線圈（21)的線圈體（22)由外被υ形定子輛（23)〔它 們沿環形線圈（2 1)周圍方向隔等間隔設置〕搭住，而在該 線圈體（22)内周圍上同樣地等間隔設置的定子框條（2句沿軸 鲁 向延伸過線圈體（22)的範圍。定子軛（23)互相的間隔以及定 子框條（24)互相的間隔一樣大，且定子框條（24)設置成相對 於定子軛（23)轉了 一半的距離。定子輛（23)無定子框條（24) 構成該橫向流機或單極橫向流機的η個定子極，其中該 η/2個定子軛（23)或η/2個定子框條（24)之間的距離各相當 於一個極的分隔距離。定子軛（23)與定子框條（24)互相移動 了半個極分隔的距離。各定子軛（23)與各定子框條（24)由多 11 200308136 個相倚靠的金屬層片組合而成。 定子軛（23)與定子框條（24)一 一以下共通稱「定子元件 」一〜沿徑向該轉子模組（15)對立，其間留下一個很小的 空氣縫隙（25)。關於第1圖中的橫向流機的轉子模組（15)與 第6圖的單極橫向流機的轉子的構造，由於非有關者，在 此處不作詳述。關於橫向流機之細節可參考文獻Michael

Bork 的 Entwicklung und Optimierung einer Fertigungsgerechten TransversalfluBmas chine, Diss. 82, RWTH Aachen，Shaker 出版，Aachen，1997，第 8 頁起，而 關於單極橫向流機可參考DE 100 39 466 A1。在這二種機 器都需使定子模組（14)與轉子模組（15)之間的空氣缝隙（25) 儘量小，因此需將定子元件（23)(24)沿徑向儘量準確地定位 為了要利用能很簡單地自動化的接合技術 (Ftigetechnik)簡單地製造該定子模組（14)，故在各殼體（16) 的二個殼體部（161)(162)的徑向延伸平面（161 a)(l 62a)設有 二钳夾（27)的内列（26)與钳夾（29)的外列（28)，其中钳夾 (27)等距離設置，内列係與殼體軸同心，钳夾（29)亦為等距 離設置，外列（28)呈同心圓繞著該第一鉗夾列（26)。在内列 (26)的鉗夾（27)之間有定位元件（31)，它們與定子框條（24) 的徑向延伸的前端緣上形成的定位元件（32)的鉗夾（29)之間 設有定位元件（33)，它們與該定子軛（23)的前端緣（它們沿 徑向延伸）或其軛腿上的定位元件（34)對應，使得它們同 樣地使定子軛（23)沿徑向固定。如第4圖及第5圖有關盤 12 200308136 形殼體部分（162)所示者，該二列（26)(28)中的鉗夾（27)(29) 係呈相同設計，且各由二個「保持框條」（35)形成，該保 持框條（3 5)係沿軸向從該盤形殼體部（1 62)的平面（1 61 a)突 出，其距離略大於定子框條（24)或定子軛（23)的厚度。在該 罐形之殼體部（161)的平面（161a)上在第2〜第5圖中未示 的鉗夾（27)(29)(見第1及第6圖）係與在盤形殼體部 (162)上的钳夾（27)(29)呈相同設計。這些設在定子元件上 ’亦即設在定子框條（24)與定子軛（23)上的定位元件 (32)(34)係由該定位元件（24)(23)的徑向延伸的前端緣中的 f 銳角刻入部（36)形成，而該設在鉗夾（27)(29)中的位元件 (31)(33)由在保持框條（35)間延伸的銳角的凸部 (37)形成。第4圖只對於定子框條（24)與該盤形殼體部 (162)作圖示，其中可看到，在定子模組（14)組合後，定子 元件（24)(23)以形狀接合的方式容納在钳夾（27)(29)中，且 Λ周圍方向受到固定而不會移定。同時，如第1圖及第6 圖所示，該定位元件（32)與（32)及（33)與（34)互相呈形狀接 合方式嵌合’因此可確保定子元件（24)(23)沿徑向有高準確 _ 的固定作用，特別是當該定子框句與定子軛隨該二殼 體部受到一股施到該殼體部上的軸向之接縫力量F (第6 圖）沿軸向壓迫時，尤其是如此。 為了將定子元件（23)(24)的接縫程序簡化，故利用環形 線圈（21)的線圈體（22)將定子元件（23)(24)作預固定，其方 式使得當該二殼體部分（161)(162)推到該預定位的定子元件 (23)(24)上時，該定子元件自動地移入各殼體部分 13 200308136 (161)(162)上的二列（26)(28)的鉗夾（27)(29)中。為此，在線 圈體（22)中設有槽孔（3 8)以使定子框條（24)放入，並有槽孔 (39)，以使定子軛（23)放入（第3圖）。槽孔（38)與（39)互 相間隔的距離相當於極的分割距離，其中，該槽孔（38)也 相對於槽孔（39)沿線圈體周圍方向移位了半個極分割距離 的s。槽孔寬度選設成略大於定子框條（24)或定子軛的 厚度，因此這些定子框條或軛放入在槽孔（38)(39)中時，其 間只有很小的間隙。在此，對於各定子框條（24)或各定子 軛（23)係將一包裝組的金屬層片插入該槽孔或（39)中， 該金屬層片宜不預先互相作連接，而係先整疊沖壓而堆成 包裝組。槽孔（39)對應於定子軛（23)或定子框條（24)的形狀 延伸，沿著该裱形腿（22 1)(222)及經過該線圈體（22)腿 (221)(222)的外面的自由前端面延伸，而槽孔（38)轴向槽孔 的形式設到該線圈體（22)的環形橫腿（223)中。 定子模組（14)係利用定子元件（23)(24)的簡單的接縫套 接技術達成，其方法係先將定子顎（23)放入線圈體（22)，然 i用匕的輛腿推入该二殼體部之一〔例如該盤形殼體部 分（162)〕的外面第二列（28)的钳夾（29)中。煞後將該定子 忙條（24)牙過槽孔（38)過去插入内列（26)的钳夾（27)中。此 時另-殼體部分〔例如該罐形殼體部分（161)〕被推移到該 具有預定位之定子元件（23)(24)的線圈體（22)上，使該鉗夾 (29)經由另一軛腿夾合，而該鉗夾（27)經由該定子框條（24) 的另一徑向前端緣夾合，而該凸部（37)在鉗夾間（2乃（29)進 入定子軛（23)及定子框條（24)上的刻入部（36)中，第二定子 14 200308136 模組（1 4)以相似方式组合。兮-^ , 且口 „亥一疋子模組(14)係沿軸向互相

倚放在正確位置，因此該殼體軸互相對準。如有必要，該 -殼體⑽可相對於另一殼體（16)旋轉移位成電相位差郯 。此時’該二個外面的罐殼體部分〇61)〔它們將二個裡面 的盤形部分（162)沿軸向搭住，並以其環形殼體緣互相朝向 〕受一股軸向之套合力量F (第6圖）壓合，其中該定子 元件（23)(24)沿軸向被壓入鉗夾（29)(27)中，而該凸部⑼ 沒有誤差地進入該刻入部（26)中。在維持該套合力量F的 情況下該二個殼體部分（161)互相牢接在—起，這點舉例而 言，係利用雷射或高頻熔接造成者。

當然也可將這二個殼體（16)〔它們各包含一個定子模 組（14)〕的二個盤形殼體部分（162)做成一體。在此情形中 ，鉗夾（27)(29)與定位元件（3 1}及（33)須設在該共同之盤形 殼體部（162)的該二殼體（16)的二個互相背向的平坦盤形面 上。如果有必要使定子模組（14)互相偏轉成相隔9〇。電相 位角度，則將該鉗夾（27)(29)在該共同殼體部（162)的一盤 形面上設置成相對於鉗夾（27)(29)在另一盤形面上的設置方 式偏轉了 90° 。這種雙股式橫向流機或單極橫向流機係用 與如上述相同的方式安裝，其中首先將一定子模組（1句套 合，並用罐形殼體部分（161)蓋住，然後將第二定子模組 (14)套合，並用第二罐形殼體部（161)蓋住，在施一軸向套 合力量F到二殼體部（ι61)上的情形下，將該二個外殼體部 分（161)互相焊合。 如果在該二個互相倚靠的盤形殼體部（丨62)之間一—或 15 200308136 者，當该二盤形殼體部（162)—體成型時係對二個殼體（16) 在共同之殼體部（162)中--將二環形線圈（21)的電端子的 導線路放在該二個定子模組（14)中，則特別有利。在此， 攻種導線路宜利用一種沖壓袼造成，該沖壓格可夾入在該 二個盤形殼體部（162)之間或鑄入該共同之盤形殼體部（162) 中，该殼體部分（161)(162)由塑膠或鋁以鑄造或澆鑄程序製 造。 【圖式簡單說明】 (一） 圖式部分 第1圖以逐步拆解方式顯示一個雙股式橫向流機的立 體縱剖面圖， 一第2圖係第1圖之雙股式橫向流機在將定子模組的殼 體的一個罐形殼體部拔掉後的立體圖， 第3圖係以逐步拆解方式顯示與第2圖相似之視圖， ，、中定子軛被拿掉， 直4^ 4 ^ #以逐步拆解方式顯示與帛3目相似之視圖， ’、 環形線圈也被拿掉， :5圖係第2圖中後方的定子模組的分解圖， 弟6圖係一雙股單極橫向流機的之縱剖面，只顯示半 遷0 (二） 元件代表符號 ^11) 定子 (12) 轉子 16 200308136 (13) 轉子轴 (14) 定子模組 (15) 轉子模組 (16) 殼體 (161) 外殼體部 (162) 内殼體部 (161a)(162a) 殼體部（16 1)(162)的徑向延伸平面 (17)(18) 中央開口 (19) 軸承罩 (20) 旋轉軸承 (21) 環形線圈 (22) 線圈體 (221)(222) 環形腿 (223) 環形橫框條 (23) 定子輛 (24) 定子框條 (25) 空氣縫隙 (26) 内列 (27) 钳夾 (28) 外列 (29) 钳夾 (31) 定位元件 (32) 定位元件 (33) 定位元件

17 200308136 (34) 定位元件 (35) 保持框條 (36) 刻入部 (37) 凸部 (38)(39) 槽孔

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Claims (1)

1. 200308136 拾、申請專利範圍： 1 · 一種橫向流機，特別是單極橫向流機，具有至少_ 定子模組（14)，該定子模組容納在一個由二個沿軸向組合 的殼體部分（161)(162)組合的殼體（16)中，且具有一個電壤 形線圈（21)及定子元件（23)(24)，該環形線圈（21)對殼體車由 設成同心，該定子元件（23)(24)在内，外沿轴向延伸過該琴 形線圈（21)的範圍，其特徵在： 設在殼體部分（161)(162)上的鉗夾（27)(29)由側面至少 部分地搭住該定子元件（24)(23)，且在該鉗夾（27)(29)中及 在該徑向的定子元件（24)(23)上有互相對應的定位元件（3 ^ 〜（34)，該定位元件將定子元件（24)(23)固定在殼體（16)中 使它們不沿徑向移動。 2 ·如申請專利範圍第1項之橫向流機，其中： 該鉗夾（27)(29)在該殼體部分（161)(162)的互相朝向之 徑向平坦面（161 a)( 162a)上沿軸向突出，且該定子元件 (23)(24)以其徑向前端緣沒入該鉗夾（29)(27)中。 3 ·如申請專利範圍第2項之橫向流機，其中： 籲 該钳夾（27)(29)設成二同心的列（26)(28)。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 該位在定子元件（23)(24)上的定位元件（32)(34)係由該 定子元件（24)(23)的前端緣中的銳角刻入部（36)形成，而該 位在鉗夾（27)(29)中的定位元件（3 1)(33)係由嵌入該刻入部 (36)中的銳角的凸部（37)形成。 5. 如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 19 200308136 該在殼體部（161)(1 62)上形成的鉗夾（29)(27)上各有二 個保持框條（35)，從殼體部分（161)(162)的平坦面 (16 la) (162 a)沿軸向突出，互相沿周圍方向間隔一段距離， 其互相間隔的距離小於定子元件（23)(24)的厚度，而該銳角 的凸部（37)各在各鉗夾（29)(27)的保持框條（35)之間延伸。 6·如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 該定子元件（23)(24)沿軸向夾在該二殼體部分 (161)(162)之間。 7·如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 纖 該環形線圈（21)位在一線圈體（22)中，且在線圈體（22) 中有槽孔（39)以供定子元件（23)(24)放入，該槽孔互相的距 離相當於定子元件（23)(24)互相間隔的距離，且其寬度大於 定子元件（23)(24)的厚度。 8·如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 各定子元件（23)(24)具有多數鬆鬆地相倚靠的層片。 9·如申請專利範圍第3項之橫向流機，其中： 該定子元件具有定子軛（23)及定子框條（24)，該定子軛 _ (23)，由外面搭住環形線圈（21)，且隔等距離設置，該定子 框條（24)在裡面沿軸向延伸過該環形線圈（21 )，且隔等距離 设置，且在该二同心列（26)(28)中的鉗夾（27)(29)之相向之 距離一方面相當於該定子框條（24)之相向的距離，另方面 相當於定子輛（23)之相向的距離。 10.如申請專利範圍第】或第2項之橫向流機，其中： 呑亥冗又體（1 6)由不導磁的材料製成。 20 200308136 11 ·如申請專利範圍第1或第2項之橫向流機，其中： 該一殼體部分（161)呈罐形，另一殼體部分（162)呈盤形 ’且各殼體部分（161)(162)有一中央開口（17)(18)。 12·如申請專利範圍第π項之橫向流機，其中： 在具有一殼體（1 6)的定子模組（14)沿軸向相鄰設置的場 合’ 6亥一個盤形殼體部分（162)以其背向钳夾（27)(28)的盤 形面互相倚靠。 1 3 ·如申晴專利範圍第12項之橫向流機，其中： 該二個罐形殼體部（161)沿軸向搭住該互相倚靠的盤形 殼體部分（162)，且以其圓環形罐緣互相推合，且該二個罐 形殼體部分（161)〔宜在施一股軸向套合力量到該殼體部分 上的情形下〕互相牢接。 14·如申請專利範圍第13項之橫向流機，其中： 該二罐形之殼體部分（1 61)的互相推合的罐緣互相焊接 ，例如利用雷射或高頻熔接。 15.如申請專利範圍第13項之橫向流機，其中·· 該在一殼體（16)中的钳夾（27)(29)與在另一殼體（16)中 的鉗夾（27)(29)設成使其電相位互相偏離了 90。。 1 6·如申請專利範圍第15項之橫向流機，其中·· 該二殼體（1 6)呈相同設置，且固定成使其電相位互相 偏離90° 。 17·如申請專利範圍第15項之橫向流機，其中： 該二殼體（16)的二個相倚靠的盤形殼體部分〇62)設計 成一體，且共同殼體部份（162)的二殼體（16)的盤形面上的 21 200308136 鉗夾（27)(29)相對於另一盤形面上的鉗夾（27)(29)設成使電 相位互相偏離90。，且該二殼體（16)的二個罐形部分（161) 呈相同設計，且互相連接成使電相位互偏離90。。 18·如申請專利範圍第12項之橫向流機，其中： 在该一個各容納一定子模組（14)的殼體（16)的相倚的盤 形殼體部（162)中有一條供電線路通到該二定子模組〇句的 環形線圈（21)。 1 9.如申請專利範圍第丨7項之橫向流機，其中： 在該二殼體（16)共通的盤形殼體部分（丨62)中有電供應 線路鑄入，通到二定子模組（14)的環形線圈。 20·如申請專利範圍第18項之橫向流機，其中： 該電供應線路設計成沖壓格（3〇)形式。 21.如申請專利範圍第11項之橫向流機，其中： 在該二罐形殼體部分（161)的中央凹隙（17)中各容納者 一軸承罩（19)，以將一轉子軸（13)的旋轉軸承（2〇)罩住。

   拾壹、圖式： 如次頁 22