DE102006048561A1 - Transverse flux machine, has stator composed of ring segment-shaped sections in its circumferential direction, where sections stay in force-fit connection with one another and are mechanically connected with one another - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Transversalflussmaschine (im folgenden auch kurz als TFM bezeichnet).The The present invention relates to a transverse flux machine (hereinafter also referred to as TFM for short).
Derartige TFM sind aus dem Stand der Technik bekannt. Im Gegensatz zu normalen elektrischen Maschinen, wie Drehfeldmaschinen, weisen TFM's keine Durchmesserwicklung sondern eine Umfangswicklung auf. Damit verläuft der magnetische Fluss transversal zur Drehebene.such TFM are known in the art. Unlike normal electric machines, such as induction machines, TFM's have no diameter winding but a circumferential winding. Thus, the magnetic flux is transverse to the plane of rotation.
Derartige TFM weisen diverse Vorteile auf. So ist eine Entkopplung des magnetischen und elektrischen Kreises möglich, und auch ein Wegfall der Wickelköpfe, die selbst nicht zur Momenterzeugung beitragen. Auf diese Weise wird eine wesentlich feinere Polteilung möglich bzw. kann eine kleinere Drehzahl mit großem Moment erreicht werden, wodurch wiederum Getriebe wegfallen können.such TFM have several advantages. So is a decoupling of the magnetic and electrical circuit possible and also an omission of the winding heads, which do not contribute to the moment generation. In this way is a much finer pole pitch possible or can a smaller speed with big Moment can be achieved, which in turn can be omitted transmission.
Die Nachteile derartiger TFM's sind eine sehr aufwändige mechanische Konstruktion, die auch mit entsprechend hohen Herstellungskosten verbunden ist und einer hohen Drehmomentwelligkeit. Der Drehmomentwelligkeit kann jedoch durch eine geeignete Stromregelung begegnet werden.The Disadvantages of such TFM's are a very elaborate mechanical construction, which also with correspondingly high production costs is connected and a high torque ripple. The torque ripple However, it can be countered by a suitable current control.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer Transversalflussmaschine, insbesondere unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten, zu vereinfachen. Dabei soll insbesondere eine Vereinfachung der Transversalflussmaschine im Fügeprozess erreicht werden sowie eine geringere Menge an Blechen, die nach dem Stanzen als Abfall zurückbleiben.Of the The present invention is therefore based on the object, the production a transverse flux machine, in particular under production engineering Aspects, to simplify. In particular, a simplification the transverse flux machine can be achieved in the joining process and a smaller amount of sheets, which after punching as waste remain.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Transversalflussmaschine nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Transversalflussmaschine nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This is inventively a transverse flux machine according to claim 1 and a method for producing a transverse flux machine according to claim 12 reached. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Transversalflussmaschine weist einen ringförmigen Stator auf und einen drehbar gegenüber dem Stator angeordneten Rotor sowie wenigstens eine in Umfangsrichtung um den Stator verlaufende Spule.The Transverse flux machine according to the invention has an annular Stator on and a rotatably arranged relative to the stator Rotor and at least one circumferentially extending around the stator Kitchen sink.
Erfindungsgemäß ist der ringförmige Stator in seiner Umfangsrichtung aus wenigstens zwei ringsegmentförmigen Teilstücken zusammengesetzt und diese ringsegmentförmigen Teilstücke stehen in wenigstens kraftschlüssiger Verbindung miteinander.According to the invention annular Stator in its circumferential direction composed of at least two ring-segment-shaped sections and these ring segment-shaped sections are in at least non-positive Connection with each other.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird das Zusammenfügen der einzelnen Ringsegmente bzw. Teilstücke und der jeweiligen Spule der Transversalflussmaschine sehr einfach gestaltet. Gleichzeitig kann der Abfall an ausgestanzten Blechen stark reduziert werden, da im Gegensatz zum Stand der Technik keine kreisrunden Elemente sondern nur noch kreissegmentförmige bzw. ringsegmentförmige Abschnitte ausgestanzt werden. Mit anderen Worten werden die Statorsegmente der TFM bzw. deren Bleche in Teilgebiete aufgespalten, wobei diese Teilgebiete einfach gefügt werden können.By the construction according to the invention is the joining together the individual ring segments or sections and the respective coil the transversal flux machine designed very simple. simultaneously the waste can be greatly reduced on stamped sheets, because in contrast to the prior art no circular elements but only circular segment-shaped or ring segment-shaped Sections are punched out. In other words, the stator segments become the TFM or their sheets split into subareas, these Subdivisions simply joined can be.
Vorzugsweise weist der Stator eine Vielzahl von Statorblechen auf, die aneinander angeordnet sind. Dabei ist es möglich, bereits bei der Fertigung einzelne Statorbleche auszustanzen und diese dann beim Zusammenbau des Stators aneinander zu fügen.Preferably For example, the stator has a plurality of stator laminations attached to each other are arranged. It is possible to punch out individual stator plates during production and then add these together when assembling the stator.
Vorzugsweise sind die ringsegmentförmigen Teilstücke mechanisch miteinander verbunden. Es wäre jedoch auch möglich, dass der Kraftschluss über weitere Elemente, beispielsweise ein die Teilstücke umgebendes Gehäuse, hergestellt wird.Preferably the ring segment-shaped sections are mechanical connected with each other. It would be but also possible that the frictional over other elements, for example, a housing surrounding the sections manufactured becomes.
Damit erfolgt eine Aufspaltung des kreisförmigen Segments einer TFM in mindestens zwei Stücke, die um eine Spule zusammengefügt werden. Vorzugsweise ist die mechanische Verbindung zwischen den Teilstücken aus einer Gruppe von mechanischen Verbindungen ausgewählt, welche Klemmverbindungen, Preßverbindungen, Schweißverbindungen, Klammerverbindungen, Schraubverbindungen, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.In order to there is a splitting of the circular segment of a TFM in at least two pieces, which joined together around a coil become. Preferably, the mechanical connection between the sections selected from a group of mechanical compounds which Clamp connections, press connections, Welds, Clamp connections, screw connections, combinations thereof and the like.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Transversalflussmaschine ein Gehäuse auf, in welches die ringsegmentförmigen Teilstücke eingepresst sind. Durch dieses Einpressen oder Einschrumpfen in das Gehäuse wird ebenfalls eine mechanische Stabilität zwischen den einzelnen ringsegmentförmigen Teilstücken erreicht. Vorzugsweise weisen die Teilstücke Eingriffselemente auf, die mit Eingriffselementen der jeweils benachbarten Teilstücke zusammenwirken, um so einen Eingriff der Teilstücke miteinander zu bewirken. Durch diese ineinandergreifenden Eingriffselemente, wie beispielsweise Aussparungen, wird eine festere mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Teilstücken erreicht.at a further preferred embodiment the transversal flux machine has a housing into which the ring segment-shaped sections are pressed are. By this pressing or shrinking into the housing is also achieved a mechanical stability between the individual ring segment-shaped sections. Preferably show the cuts Engagement elements, which with engagement elements of the respective adjacent sections cooperate, so as to effect an engagement of the sections with each other. Through these interlocking engagement elements, such as Recesses, a firmer mechanical connection between the individual sections reached.
Vorzugsweise weisen die Teilstücke jeweils ein erstes Eingriffselement und ein zweites Eingriffselement auf, wobei das erste Eingriffselement mit einem zweiten Eingriffselement eines ersten benachbarten Teilstücks zusammenwirkt und das zweite Eingriffselement mit einem ersten Eingriffselement eines zweiten benachbarten Teilstücks zusammenwirkt. In diesem Falle weisen die Teilstücke vorzugsweise an einem Endabschnitt ein erstes Eingriffselement auf und an dem jeweils zweiten oder gegenüberliegenden Endabschnitt ein zweites Eingriffselement auf. Auf diese Weise ist es möglich, sämtliche Teilstücke mit einem einheitlichen Prozess, beispielsweise einem Stanzprozess, zu fertigen und anschließend aneinander zu fügen. Diese beiden Eingriffselemente korrespondieren jeweils zueinander bzw. sind komplementär zueinander ausgebildet.Preferably, the sections each comprise a first engagement element and a second engagement element, wherein the first engagement element cooperates with a second engagement element of a first adjacent section and the second engagement element cooperates with a first engagement element of a second adjacent section. In this case, the sections preferably have a first engagement element at one end section and a second engagement element at the respective second or opposite end section ment. In this way, it is possible to produce all sections with a single process, such as a stamping process, and then join together. These two engagement elements correspond to each other or are complementary to each other.
Zusätzlich können, insbesondere an dem Aussenumfang der Teilstücke, Ausnehmungen vorgesehen sein, welche den Herstellungsprozess für die Teilstücke erleichtern. Daneben können im zusammengebauten Zustand des Motors auch Kühlrohre in diesen Ausnehmungen angeordnet werden. Diese Kühlrohre befinden sich damit nach dem Fügeprozess zwischen einem Gehäuse und den zusammengefügten Teilstücken. Durch diese Anordnung ergibt sich – insbesondere unter Beachtung des Fügeprozesses – eine sehr günstige thermische Kopplung zwischen den Segmenten und den Kühlrohren im Stator, so dass die Verlustleistung besser abgeführt werden kann und somit eine höhere Drehmomentdichte bzw. Leistungsdichte möglich ist.In addition, in particular on the outer circumference of the sections, Recesses may be provided which facilitate the manufacturing process for the cuts. In addition, you can in the assembled state of the engine also cooling tubes in these recesses to be ordered. These cooling pipes are thus after the joining process between a housing and the joined together Sections. By this arrangement results - in particular under consideration of the joining process - a very favorable thermal coupling between the segments and the cooling tubes in the Stator, so that the power loss can be dissipated better and thus one higher Torque density and power density is possible.
Vorzugsweise sind die ersten Eingriffselemente Vorsprünge und die zweiten Eingriffselemente Ausnehmungen, in welche die erwähnten Vorsprünge eingreifen. Diese Vorsprünge können dabei abgerundete oder auch kantige Formen aufweisen.Preferably the first engagement elements are projections and the second engagement elements are recesses, in which the mentioned projections intervention. These projections can have rounded or edged shapes.
Vorzugsweise ist an dem Stator eine Vielzahl von Zähnen vorgesehen. Diese Zähne weisen bevorzugt einen radial nach innen ragenden Vorsprung auf. Daneben weisen vorteilhaft die einzelnen Zähne Ausnehmungen auf, in welche die einzelnen Teilstücke eingreifen können.Preferably is provided on the stator a plurality of teeth. Show these teeth preferably has a radially inwardly projecting projection. Besides Advantageously, the individual teeth recesses, in which the individual cuts can intervene.
Vorteilhafterweise ist die Anzahl der Zähne gleich der Anzahl der Teilstücke bzw. ist an jedem Teilstück genau ein Zahn angeordnet. Wenn die Anzahl der Teilstücke gleich der Anzahl der Zähne einer TFM ist, ist es besonders einfach, die Segmente bereits vor dem Verbindungsprozess mit je einem Zahn zu bestücken und anschließend von den jeweiligen Seiten auf die Spule zu stecken.advantageously, the number of teeth is the same the number of cuts or is at each section exactly one tooth arranged. If the number of cuts equals the number of teeth a TFM, it is especially easy to pre-set the segments To equip the connection process with a tooth and then from to put the respective sides on the coil.
Vorzugsweise sind die einzelnen Zähne jeweils mechanisch mit den einzelnen Teilstücken verbunden, wobei diese mechanische Verbindung beispielsweise über Ausnehmungen geschehen kann, in welche die jeweiligen Teilstücke eingreifen.Preferably are the individual teeth each mechanically connected to the individual sections, these mechanical connection done for example via recesses can, in which intervene the respective sections.
Auch ist es möglich, die mechanische Verbindung zwischen den Teilstücken und den Zähnen beispielsweise durch Klemmung, Einpressen oder Einschrumpfung herzustellen. Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Transversalflussmaschine mit einem Stator und einem drehbar gegenüber diesem Stator angeordneten Rotor gerichtet.Also Is it possible, the mechanical connection between the sections and the teeth, for example by clamping, pressing or shrinking produce. The The present invention is further directed to a method of making a Transverse flux machine with a stator and a rotatable relative to this Stator arranged rotor directed.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stator eine Vielzahl von Doppelsegmenten bzw. Doppelteilstücken auf, die sich jeweils aus zwei Teilstücken zusammensetzen. An diesen Doppelsegmenten sind jeweils zwei Zähne angeordnet, wobei diese zwei Zähne bevorzugt wechselseitig zueinander angeordnet sind. Dabei ist dieses Doppelsegment insbesondere einstückig ausgeführt. Diese Doppelsegmente werden anschließend zu der TFM gefügt.at a further preferred embodiment the stator has a multiplicity of double segments or double sections, each of two sections put together. Two teeth are arranged on each of these double segments. these two teeth are preferably mutually arranged mutually. Here is this double segment in particular in one piece executed. These Double segments will follow added to the TFM.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine Transversalflussmaschine gerichtet. Dabei ist jeweils der Stator aus wenigstens zwei ringsegmentförmigen Teilstücken zusammengesetzt, wobei diese ringsegmentförmigen Teilstücke unbeweglich gegenüber einander angeordnet werden. Vorteilhaft erfolgt die Gesamtverbindung, d. h. das Zusammenfügen zu dem Stator über ein Einschrumpfen in ein Gehäuse. Zu diesem Zweck wird bevorzugt das Gehäuse erwärmt und in dem erwärmten Zustand des Gehäuses der Stator mit der darauf gewickelten Spule in das Gehäuse eingebracht.Farther the present invention is also directed to a method of manufacture a stator for a Transverse flux machine directed. In each case, the stator from at least two ring segment-shaped sections composed, these ring segment-shaped sections immovable across from be arranged one another. Advantageously, the overall connection, d. H. the joining together over to the stator a shrinking in a housing. To For this purpose, the housing is preferably heated and in the heated state of the housing Stator with the coil wound thereon introduced into the housing.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die einzelnen Teilstücke jeweils mit einem Zahn bestückt, wobei dieses Bestücken insbesondere durch Klemmung, Einpressen oder Einschrumpfen erfolgen kann.at In another preferred method, the individual sections are each equipped with a tooth, whereby this equipping especially by clamping, pressing or shrinking done can.
Vorteilhaft werden die Teilstücke mit den aufgesteckten Zähnen auf eine Spule aufgesteckt. Dabei werden besonders vorteilhaft die aufgesteckten Zähne jeweils abwechselnd von unterschiedlichen Seiten her auf die Spule aufgesteckt.Advantageous become the cuts with the teeth attached attached to a coil. Here are particularly advantageous the put on teeth alternately from different sides on the spool attached.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen: Dabei zeigen:Further Advantages and embodiments emerge from the attached Drawings: showing:
Gleichzeitig
erlaubt diese Art der Eingriffselemente jedoch auch einen Einschrumpfungsprozess, da
die einzelnen Teilstücke
in Umfangsrichtung ineinander gleiten können. Es wird darauf hingewiesen, das
der Abstand der einzelnen Teilstücke
Auch
ergibt sich aus
An
den einzelnen ringsegmentförmigen
Teilstücken
Wie
insbesondere in
Das
Bezugszeichen
Leistungsdichte des Motors erreicht. Insbesondere im Zusammenspiel mit Kühlleitungen oder allgemein einer Flüssigkeitskühlung kann hier eine Erhöhung der Drehmomentdichte bzw. Leistungsdichte erreicht werden.power density reached the engine. Especially in interaction with cooling pipes or generally a liquid cooling can here's an increase the torque density or power density can be achieved.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as long as they are individually or in combination with respect to State of the art are new.
- 22
- Statorstator
- 2a-2f2a-2f
- ringsegmentförmige TeilstückeRing segment-shaped sections
- 44
-
Innenwandung
der Teilstücke
2a –2f Inner wall of the sections2a -2f - 66
-
Ausnehmung
für Zähne
14a –14f Recess for teeth14a -14f - 77
- Ausnehmung in den Teilstückenrecess in the sections
- 88th
- SpuleKitchen sink
- 99
- Vorsprung der Zähnehead Start the teeth
- 1111
- erstes Eingriffselementfirst engaging member
- 1212
- zweites Eingriffselementsecond engaging member
- 1313
-
zweiter
Vorsprung der Zähne
14a –14f second projection of the teeth14a -14f - 13a13a
-
Ausßenumfang
der Vorsprünge
13 Outer periphery of the projections13 - 14a-14f14a-14f
- Zähneteeth
- 1515
-
Ausnehmung
für Spule
8 Recess for coil8th
Claims (16)
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