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WO2014076064A2 - Transversalflussmaschine mit verbessertem rotor - Google Patents

Transversalflussmaschine mit verbessertem rotor Download PDF

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Publication number
WO2014076064A2
WO2014076064A2 PCT/EP2013/073590 EP2013073590W WO2014076064A2 WO 2014076064 A2 WO2014076064 A2 WO 2014076064A2 EP 2013073590 W EP2013073590 W EP 2013073590W WO 2014076064 A2 WO2014076064 A2 WO 2014076064A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elements
magnetic
flux machine
rotor element
transverse flux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/073590
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English (en)
French (fr)
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WO2014076064A3 (de
Inventor
Martin Braun
Kurt Reutlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP13796019.1A priority Critical patent/EP2920864A2/de
Publication of WO2014076064A2 publication Critical patent/WO2014076064A2/de
Publication of WO2014076064A3 publication Critical patent/WO2014076064A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • 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
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • 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
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to drive technology in vehicles.
  • the present invention relates to a transverse flux machine for vehicles, in particular automobiles.
  • the present invention relates to a transverse flux machine with an improved rotor and a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle with a transverse flux machine according to the invention.
  • Transverse flux machines have long been known.
  • the magnetic flux runs axially and radially and, depending on the design, tangentially via a pole line, such a topology makes it possible to reach the axis of rotation
  • WO 2009/115247 AI a machine as a pancake, which has axial air gaps. On both sides of the rotor is ever a stator of the transverse flux machine.
  • the rotor described there consists of
  • One aspect of the present invention may thus be seen to provide improved flux control of magnetic flux in a magnetic circuit between magnetic elements in the rotor through the stator. Accordingly, a transverse flux machine and a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle comprising such
  • the transverse flux machine according to the invention has a rotor element-stator combination with reduced magnetic resistance over the air gap between the rotor and stator elements. Since the magnetic elements are furthermore oriented in the circumferential direction, the rotor according to the invention provides a preferred possibility of influencing the magnetic field lines in their direction after passing through the magnetic elements in such a way that the magnetic field lines change towards the stator element.
  • One aspect of the present invention is therefore to better guide the path of the magnetic field lines and to reduce the magnetic resistance along the flow path by means of magnetically conductive material.
  • either a larger flow in the transverse flux machine can be achieved, which can increase the torque density or the power of the machine, or it can be the amount of magnetic material in the rotor element and thus reduces the cost of the machine at a constant power.
  • the present invention provides flux guides as a collector arrangement by means of which the magnetic flux in the machine can be increased and better guided.
  • Magnetic elements the path of the field lines positively influences and directs.
  • the magnetically conductive flux conducting pieces between two magnetic elements act in such a way that they form a virtual magnetic pole, corresponding to the two, identical magnetic poles which adjoin the flux conducting piece.
  • the field lines can already be directed in the direction of the outer stator elements and thus, unlike the magnetic elements themselves, no longer aligned parallel to the stator, but already, at least partially, inclined in its direction. Since the flux conducting piece itself can thus be regarded as a virtual magnetic pole, this can be regarded as the surface of the flux conducting element adjoining the stator. This already reduces the distance between the actual poles of the magnetic elements of the rotor element and the stator elements.
  • the magnetic field lines thus pass through a smaller air gap between the rotor element and the stator element and are otherwise guided by soft magnetic materials, whereby the magnetic field of the magnetic elements is weakened less.
  • Flux collector or flux collector or flux collector are hereinafter also referred to as spacer elements, in particular between the magnetic elements.
  • FIGS. 1 a, b show axial views of a rotor element
  • FIGS. 2a-c detailed representations of components of a
  • FIGS. 4 a, b show further exemplary embodiments of spacer elements according to the present invention.
  • Figure la shows the axial view of a rotor element with radially continuous magnetic elements.
  • the rotor element 4 has magnetic elements 8, which in the circumferential direction of the
  • Rotor element 4 are arranged and in each case to each other or to two adjacent magnetic elements have alternating magnetic pole orientation.
  • two adjacent magnetic elements 8 are each arranged with the same north or south pole to each other.
  • the rotor element may preferably be disc-shaped.
  • the individual magnetic elements 8 have a constant angular offset 22 to each other.
  • the axis of rotation of the rotor element 4 is perpendicular to the drawing plane in FIG. 1a.
  • the magnetic elements 8 may be received in the material of the rotor element 4 or embedded in this, which is formed for example as a fiber-reinforced composite material.
  • Figure lb shows the axial view of a rotor element 4 with radially split magnetic elements eighth
  • a magnetic element 8 thus consists of a plurality of magnetic individual elements
  • Stand element come to a flux concentration, while in the case of Figure lb can be saved in shared magnetic elements magnetic material. This is facilitated, in particular, by the fact that in the field of
  • Magnetic material is because there is responsible for there only a small part of the flow in the transverse flux machine 2.
  • the stator winding will open the stator element 6 is arranged opposite the rotor element 4 between the divided magnetic elements 8.
  • stator element 6 has return plate 7 or yoke and Distanzverkürzungs institute 16 or teeth, which protrude from the surface of the stator in the direction of the rotor element, on.
  • Distance shortening elements 16 are alternately on each side of the
  • Stator winding 14 arranged and have a constant angular offset 22.
  • Stator winding 14 real designed as a ring winding, and the angular offset 22 as straight, elongated elements or lengths.
  • Figure 2b An overall arrangement of Figures la / b and Figure 2a is shown in Figure 2b. This is a radial, also elongated view of the machine.
  • a rotor element 4 is surrounded by two stator elements 6 to one side.
  • the axis of rotation of the rotor element 4 in FIG. 2b is parallel to the plane of the drawing.
  • the magnetic field line course 12 is shown in FIG. 2b. This is in the plan view, side view, in the radial direction of the transverse flux machine in the form of an 8.
  • Distanzverkürzungs institute 16 are drawn by dashed lines. The same corresponds to the field lines 12, these are drawn radially outboard continuously, while they are shown radially inwardly dashed lines.
  • the continuous field lines 12 are in this case in the outer part of the machine, thus radially outboard, change in the stator yokes 7, the radial position and run through the inner magnetic element row or magnet half a second time by a magnetic element 8 and are closed via the second stator yoke 7, so that the field line 12 comes back to the beginning and thus also closes.
  • FIG. 2c shows the combined illustration from FIG. 2a with a rotor element 4 according to FIG. 1b, wherein the carrier material of the rotor element 4 is not shown, and the drawing is shown longitudinally stretched.
  • the magnetic field lines 12 are shown.
  • the field lines 12 emerge from the north poles of the magnetic elements 8 are transferred by the Distanzverkürzungs institute 16 and the stator teeth in the stator 6, change in the yoke 7, the radial position and pass through the second row of teeth of the stator back to the rotor element 8.
  • the field lines 12 go to the south poles of the magnetic elements 8, which corresponds to only half of a "8" - form shown above.
  • FIGS. 3 a, b detailed representations of the structure of a transverse flux machine according to the invention are shown with spacing elements or flux-conducting elements.
  • FIGS. 3 a, 3 b substantially correspond to the representation of FIG. 2 b, wherein the spaces between the magnetic elements 8 do not correspond to the rotor carrier material, but rather by spacer elements 18 or
  • Flux guiding elements are bridged or filled.
  • the flux guide itself forms a virtual magnetic pole which, however, as shown in FIG.
  • Distance connecting elements 16 and the teeth of the stator 6 is arranged. This reduces the magnetically active air gap 17 between the rotor element 8 and the distance shortening elements 16 of the stator elements 6.
  • the flux-guiding elements are made of a soft magnetic composite (SMC) material, since losses due to alternating components or field changes during operation in the flux-conducting elements cause only small losses due to eddy currents.
  • the spacer elements 18 can either be designed as simple intermediate elements between the magnetic elements 8 of the rotor element 4, as shown in FIG. 3 a, or a widening beyond the magnetic elements 8 to the air gap 17 or into the air gap 17 and thus to the distance shortening elements 16 the stator elements 6, whereby the magnetic air gap resistance 17 is further reduced.
  • This widening can either be designed such that the flux guide elements 18 wider than the gap between two
  • Magnet elements 8 is formed and thus includes or overlaps this, simultaneously or additionally, the flux guide 18b also protrude in the direction of the stator elements 6, the magnetic elements 8 and thus the
  • Air gap 17 further to reduce. This broadening thus facilitates the transition of the magnetic flux via the air gap 17, since, for example, shown in Figure 3b, the flux guide 18 b provide the flow 12 a larger cross-sectional area than, for example, in Fig. 3a
  • the flux directors 18 may alternatively be used e.g. have centrally a cavity or an opening 20 which, for example, carrier material of the
  • Rotor element 8 e.g. Fiber material, record and so contribute to improving the mechanical properties.
  • a flux guide 18, as shown in Figure 4b in turn, be composed of several individual pieces, while having an opening 20 at the same time. Due to the consisting of several sections
  • Fluxing 18 a preferred assembly may be possible.
  • flux-conducting elements 18 can alternatively also be made radially split.
  • the flux guide elements 18 of FIGS. 4a, b are shown in such a way as they would be oriented or arranged in their use in FIGS. 3a, 3b.
  • the opening 20 thus runs radially outward and can absorb eg fiber material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Transversalflussmaschine (2), aufweisend ein Rotorelement (4); wobei das Rotorelement eine Rotationsache aufweist; wobei das Rotorelement aufweist eine Mehrzahl von Magnetelementen (8) aufweisend Magnetpole (10a,b), wobei die Magnetelemente über den Umfang des Rotorelementes verteilt angeordnet sind; wobei die Magnetpole der Magnetelemente in Umfangsrichtung ausgerichtet sind; und wobei die Magnetelemente (8) mit alternierender Magnetpolorientierung angeordnet sind, so dass jeweils benachbarte Magnetpole zweier benachbarter Magnetelemente polgleich ausgebildet sind; wobei zwischen zwei benachbarten, polgleichen Magnetpolen jeweils ein Distanzelement (18, 18a,18b) angeordnet ist; und zwei Ständerelemente (6), wobei das Rotorelement (4) zwischen den zwei Ständerelementen (6) und von diesen definiert beabstandet angeordnet ist; wobei die Ständerelemente (6) eingerichtet sind, einen Schluss des magnetischen Kreises eines Magnetelementes (8) bereitzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (18, 18a,18b) magnetisch leitfähig ausgebildet sind.

Description

Transversalflussmaschine mit verbessertem Rotor
Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebstechnik in Fahrzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Transversalflussmaschine für Fahrzeuge, insbesondere Automobile. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Transversalflussmaschine mit verbessertem Rotor sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Transversalflussmaschine.
Stand der Technik
Transversalflussmaschinen sind seit langem bekannt. Bei diesen verläuft der magnetische Fluss axial und radial und je nach Ausführung über eine Polleitung tangential, eine solche Topologie ermöglicht eine zur Rotationsachse
konzentrische Statorwicklung. Ein Vorteil von Transversalflussmaschinen liegt in deren hoher Drehmomentdichte und damit hoher Leistungsdichte bei geringem
Gewicht sowie einem hohen Wirkungsgrad.
Hierbei stellt jedoch der dreidimensionale Flussverlauf an die Konstruktion und Montage solcher Transversalflussmaschinen besondere Anforderungen, die es in vielfältige Aufbauarten gibt. Beispielsweise beschreibt Druckschrift
WO 2009/115247 AI eine Maschine als Scheibenläufer, welche axiale Luftspalte aufweist. Zu beiden Seiten des Rotors befindet sich je ein Statorelement der Transversalflussmaschine. Der dort beschriebene Rotor besteht aus
Permanentmagneten, die in einer Tragekonstruktion eingebettet sind. Der Magnetfluss wird hierbei zwischen Rotor und Stator jedoch nicht in optimierter
Weise geführt.
Offenbarung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, eine verbesserte Flussführung eines magnetischen Flusses in einem magnetischen Kreis zwischen Magnetelementen im Rotor durch den Stator bereitzustellen. Demgemäß wird eine Transversalflussmaschine sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug aufweisend eine solche
Transversalflussmaschine gemäß den unabhängigen Patentansprüchen angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
Zur Verbesserung des magnetischen Flusses weist die erfindungsgemäße Transversalflussmaschine eine Rotorelement-Statorelement- Kombination mit verringertem magnetischem Widerstand über die Luftstrecke zwischen Rotor- und Statorelementen auf. Da die Magnetelemente weiterhin in Umfangsrichtung orientiert sind, stellt der erfindungsgemäße Rotor eine bevorzugte Möglichkeit bereit, die magnetischen Feldlinien nach der Durchquerung der Magnetelemente in ihrer Richtung derart zu beeinflussen, dass sich die magnetischen Feldlinien zum Ständerelement hin ändern.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es somit, den Weg der magnetischen Feldlinien besser zu führen und durch magnetisch leitfähiges Material den magnetischen Widerstand entlang des Flussweges zu reduzieren.
Hierdurch kann entweder ein größerer Fluss in der Transversalflussmaschine erreicht werden, wodurch sich die Drehmomentdichte bzw. die Leistung der Maschine erhöhen lässt, oder aber es kann die Menge des Magnetmaterials im Rotorelement und somit die Kosten der Maschine bei gleichbleibender Leistung reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung sieht hierzu Flussleitelemente bzw. Flusssammler als eine Sammleranordnung vor, mittels derer der magnetische Fluss in der Maschine vergrößert und besser geführt werden kann.
Ausgehend von einer Transversalflussmaschine, wie sie beispielsweise in der WO 2009/115247 AI gezeigt wird, sind im erfindungsgemäßen Rotorelement zwischen den Magnetelementen des Rotors Distanzelemente, sogenannte Flussleitstücke aus magnetisch leitfähigem Material, vorgesehen. Hierdurch wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Weg der Feldlinien verbessert, indem ein ferromagnetischer Werkstoff, beispielsweise Eisen, zwischen den
Magnetelementen, den Weg der Feldlinien positiv beeinflusst und lenkt. Insbesondere wirken die magnetisch leitfähigen Flussleitstücke zwischen zwei Magnetelementen derart, dass sie einen virtuellen Magnetpol, entsprechend der beiden, gleichen Magnetpole, welche am Flussleitstück anschließen, ausbilden.
Im Flussleitelement können im Weiteren die Feldlinien bereits in Richtung der außenliegenden Statorelemente gelenkt werden und sind somit, anders als bei den Magnetelementen selbst, nicht mehr parallel zum Stator ausgerichtet, sondern bereits, zumindest teilweise, in dessen Richtung geneigt. Da sich somit das Flussleitstück selbst als ein virtueller Magnetpol auffassen lässt, kann dieser als die sich an den Stator angrenzende Oberfläche des Flussleitelementes erachtet werden. Bereits hierdurch wird die Distanz zwischen den eigentlichen Polen der Magnetelemente des Rotorelementes und den Statorelementen reduziert.
Beim erfindungsgemäßen Aufbau eines Rotorelementes durchlaufen die magnetischen Feldlinien somit eine kleinere Luftstrecke zwischen Rotorelement und Statorelement und werden im Übrigen durch weichmagnetische Werkstoffe geführt, wodurch das magnetische Feld der Magnetelemente weniger stark geschwächt wird.
Flussleitelemente bzw. Flussleitstücke oder Flusssammler werden im Weiteren auch als Distanzelemente, insbesondere zwischen den Magnetelementen, bezeichnet.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figuren la,b axiale Sichten auf ein Rotorelement;
Figuren 2a-c Detaildarstellungen von Komponenten einer
Transversalflussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung; Figuren 3a, b Detaildarstellungen des Aufbaus einer erfindungsgemäßen
Transversalflussmaschine mit Distanzelementen; und
Figuren 4a, b weitere exemplarische Ausgestaltungen von Distanzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur la zeigt die axiale Sicht auf ein Rotorelement mit radial durchgehenden Magnetelementen. Das Rotorelement 4 weist Magnetelemente 8 auf, die in Umfangsrichtung des
Rotorelementes 4 angeordnet sind und jeweils zueinander bzw. zu zwei benachbarten Magnetelementen alternierende Magnetpolorientierung aufweisen. In anderen Worten werden zwei benachbarte Magnetelemente 8 jeweils mit gleichem Nord- bzw. Südpol zueinander angeordnet. Das Rotorelement kann dabei bevorzugt scheibenförmig ausgebildet sein. Die benachbarten Magnetpole
10a, b zweier benachbarter Magnetelemente 8 sind somit polgleich ausgebildet. Die einzelnen Magnetelemente 8 weisen zueinander einen gleichbleibenden Winkelversatz 22 auf. Die Rotationsachse der Rotorelementes 4 steht in Figur la senkrecht auf der Zeichenebene.
Die Magnetelemente 8 können im Material des Rotorelementes 4 aufgenommen bzw. in dieses eingelassen sein, welches beispielsweise als faserverstärktes Composit-Material ausgebildet ist. Demgegenüber zeigt Figur lb die axiale Sicht auf ein Rotorelement 4 mit radial geteilten Magnetelementen 8.
Der wesentliche Unterschied gegenüber Figur la ist die Aufteilung der einstückigen Magnetelemente 8 in Magneteinzelelemente, z.B. jeweils zwei, wobei jeweils ein Magneteinzelelement radial innenliegend sowie ein weiteres radial außenliegend auf dem Rotorelement 4 angeordnet ist. Ein Magnetelement 8 besteht somit aus einer Mehrzahl von Magneteinzelelementen mit
unterschiedlicher radialer Position bzw. Abstand von der Rotationsache des Rotorelementes 4, diese sind somit übereinander geschichtet angeordnet.
Bei den durchgehenden Magnetelementen gemäß Figur la kann es zum
Ständerelement hin zu einer Flusskonzentration kommen, während im Fall der Figur lb bei geteilten Magnetelementen Magnetmaterial eingespart werden kann. Dies wird insbesondere dadurch begünstigt, dass in dem Bereich des
Statorelementes, in dem die Statorwicklung 14 angeordnet ist, sich kein
Magnetmaterial befindet, da dieses dort nur zu einem geringen Teil für den Fluss in der Transversalflussmaschine 2 verantwortlich ist. Die Statorwicklung wird auf dem Statorelement 6 gegenüber dem Rotorelement 4 zwischen den geteilten Magnetelementen 8 angeordnet.
Dem kreisförmig bzw. plattenförmig ausgebildeten Rotorelement 4 auf jeder Seite gegenüberliegend sind Statorelemente 6, wie in Figur 2a dargestellt.
Zur Vereinfachung wird die axiale Sicht auf das Statorelement 6 in Figur 2a gestreckt dargestellt. Statorelement 6 weist hierbei Rückschlussplatte 7 bzw. Joch sowie Distanzverkürzungselemente 16 bzw. Zähne, welche aus der Oberfläche des Stators in Richtung des Rotorelementes ragen, auf. Die
Distanzverkürzungselemente 16 sind abwechselnd auf jeder Seite der
Statorwicklung 14 angeordnet und weisen einen gleichbleibenden Winkelversatz 22 auf.
Aufgrund der gestreckten Abbildung der Figur 2a stellen sich die
Ständerwicklung 14, real ausgebildet als Ringwicklung, sowie der Winkelversatz 22 als gerade, langgestreckte Elemente bzw. Längen dar.
Eine Gesamtanordnung aus Figuren la/b und Figur 2a ist in Figur 2b dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine radiale, ebenfalls langgestreckte Aufsicht auf die Maschine.
Hierbei ist ein Rotorelement 4 von zwei Statorelementen 6 zu jeweils einer Seite umgeben. Die Rotationsachse des Rotorelementes 4 in Figur 2b ist parallel zur Zeichenebene. Exemplarisch ist der magnetische Feldlinienverlauf 12 in Figur 2b dargestellt. Dieser stellt sich in der Aufsicht, Sicht auf die Seite, in radialer Richtung der Transversalflussmaschine in Form einer 8 dar.
Die radial außenliegenden Distanzverkürzungselemente 16 sind hierbei durchgehend gezeichnet, während die radial innenliegenden
Distanzverkürzungselemente 16 strichliert gezeichnet sind. Gleiches entspricht den Feldlinien 12, diese sind radial außenliegend durchgehend gezeichnet, während sie radial innenliegend strichliert dargestellt sind. Die durchgehenden Feldlinien 12 liegen hierbei im äußeren Teil der Maschine, somit radial außenliegend, wechseln in den Statorjochen 7 die radiale Lage und laufen durch die innenliegende Magnetelementreihe bzw. Magnethälfte ein zweites Mal durch ein Magnetelement 8 und werden über das zweite Statorjoch 7 geschlossen, so dass die Feldlinie 12 zurück zum Anfang kommt und sich somit ebenfalls schließt.
In Figur 2c dargestellt ist die kombinierte Abbildung aus Figur 2a mit einem Rotorelement 4 gemäß Figur lb, wobei das Trägermaterial des Rotorelementes 4 nicht dargestellt wird sowie die Zeichnung längsgestreckt abgebildet ist.
Auch in Figur 2c sind die magnetischen Feldlinien 12 dargestellt. Die Feldlinien 12 treten aus den Nordpolen der Magnetelemente 8 aus, werden durch die Distanzverkürzungselemente 16 bzw. die Statorzähne in das Statorelement 6 überführt, wechseln im Joch 7 die radiale Lage und treten durch die zweite Zahnreihe des Statorelementes wieder auf das Rotorelement 8 über. Dort gehen die Feldlinien 12 in die Südpole der Magnetelemente 8, wobei dies nur die Hälfte einer oben dargestellten„8"- Form entspricht.
Weiter Bezug nehmend auf Figur 3a, b werden Detaildarstellungen des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Transversalflussmaschine mit Distanzelementen bzw. Flussleitelementen dargestellt.
Figuren 3a, b entsprechen hierbei im Wesentlichen der Darstellung der Figur 2b, wobei die Zwischenräume zwischen den Magnetelementen 8 nicht dem Rotor- Trägermaterial entsprechen, sondern durch Distanzelemente 18 bzw.
Flussleitelemente überbrückt bzw. aufgefüllt sind. Durch die beiden gleichen Pole der einzelnen Magnetelemente 8, die sich an jeweils ein Distanzelement 18 anschließen, bildet das Flussleitstück selbst einen virtuellen Magnetpol aus, der jedoch, wie in Figur 3a dargestellt, räumlich näher an den
Distanzverbindungselementen 16 bzw. den Zähnen des Statorelementes 6 angeordnet ist. Dadurch verringert sich der magnetisch wirksame Luftspalt 17 zwischen dem Rotorelement 8 und den Distanzverkürzungselementen 16 der Statorelemente 6.
Vorzugsweise werden die Flussleitelemente aus einem Soft Magnetic Composite (SMC) Material hergestellt, da hierdurch Verluste aufgrund von Wechselanteilen oder Feldänderungen im Betrieb in den Flussleitelementen nur geringe Verluste durch Wirbelströme entstehen lassen. Die Distanzelemente 18 können entweder als einfache Zwischenelemente zwischen den Magnetelementen 8 des Rotorelementes 4 ausgebildet sein, wie in Figur 3a dargestellt, oder aber eine über die Magnetelemente 8 hinausragende Verbreiterung zum Luftspalt 17 hin bzw. in den Luftspalt 17 hinein und somit zu den Distanzverkürzungselementen 16 der Statorelemente 6 aufweisen, wodurch der magnetische Luftspaltwiderstand 17 weiter reduziert wird.
Diese Verbreiterung kann dabei entweder derart ausgestaltet sein, dass die Flussleitelemente 18 breiter als der Zwischenraum zwischen zwei
Magnetelementen 8 ausgebildet ist und so diese einschließt bzw. überlappt, gleichzeitig oder zusätzlich kann das Flussleitelement 18b auch in Richtung der Statorelemente 6 die Magnetelemente 8 überragen und sich somit den
Distanzverkürzungselementen 16 annähern, um den magnetischen
Luftspaltwiderstand 17 weiter zu verkleinern. Diese Verbreiterung erleichtert damit den Übergang des magnetischen Flusses über den Luftspalt 17, da, zum Beispiel in Figur 3b dargestellt, die Flussleitstücke 18b dem Fluss 12 eine größere Querschnittsfläche zur Verfügung stellen als beispielsweise in der Fig. 3a
Weiter Bezug nehmend auf Figuren 4a, b sind weitere exemplarische
Ausgestaltungen von Distanzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Flussleitelemente 18 können alternativ z.B. mittig einen Hohlraum bzw. eine Öffnung 20 aufweisen, welche beispielsweise Trägermaterial des
Rotorelementes 8, z.B. Fasermaterial, aufnehmen und so zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften beitragen kann.
Ein Flussleitelement 18, wie in Figur 4b dargestellt, kann wiederum aus mehreren Einzelstücken zusammengesetzt sein, dabei gleichzeitig eine Öffnung 20 aufweisen. Aufgrund der aus mehreren Teilstücken bestehenden
Flussleitstücke 18 kann eine bevorzugte Montage möglich sein.
Unter Berücksichtigung von Figur lb können Flussleitelemente 18 alternativ auch radial geteilt ausgeführt sein. Die Flussleitelemente 18 der Figuren 4a, b sind dabei derart dargestellt, wie sie bei Ihrem Einsatz in den Figuren 3a, b orientiert bzw. angeordnet wären. Die Öffnung 20 läuft somit radial nach außen und vermag z.B. Fasermaterial aufnehmen.

Claims

Transversalflussmaschine (2), aufweisend
ein Rotorelement (4);
wobei das Rotorelement eine Rotationsache aufweist;
wobei das Rotorelement aufweist
eine Mehrzahl von Magnetelementen (8) aufweisend Magnetpole (10a,b),
wobei die Magnetelemente über den Umfang des Rotorelementes verteilt angeordnet sind;
wobei die Magnetpole der Magnetelemente in Umfangsrichtung ausgerichtet sind; und
wobei die Magnetelemente (8) mit alternierender
Magnetpolorientierung angeordnet sind, so dass jeweils benachbarte Magnetpole zweier benachbarter Magnetelemente polgleich ausgebildet sind;
wobei zwischen zwei benachbarten, polgleichen Magnetpolen jeweils ein Distanzelement (18, 18a,18b) angeordnet ist; und
zwei Ständerelemente (6),
wobei das Rotorelement (4) zwischen den zwei Ständerelementen (6) und von diesen definiert beabstandet angeordnet ist;
wobei die Ständerelemente (6) eingerichtet sind, einen Schluss des magnetischen Kreises eines Magnetelementes (8) bereitzustellen;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Distanzelemente (18, 18a,18b) magnetisch leitfähig ausgebildet sind.
Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 1 , wobei die Distanzelemente (18) eingerichtet sind, einen magnetischen Widerstand über den Luftspalt (17) zwischen Rotorelement (4) und Statorelementen (6) zu reduzieren.
Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die
Statorelemente (6) Distanzverkürzungselemente (16) aufweisen, die axial in Richtung des Rotorelementes (4) abstehen und zur Aufnahme von
Magnetfeldlinien eingerichtet sind; und
wobei die Distanzelemente (18, 18a,18b) eingerichtet sind, den
Luftspaltwiderstand (17) zwischen Magnetelementen (8) und
Distanzverkürzungselementen (16) zu reduzieren.
4. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanzelemente (18, 18a,18b) aus einem ferromagnetischen Material bzw. aus einem soft magnetic composite (SMC) Material bestehen.
5. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanzelemente (18) eine Öffnung (20) aufweisen.
6. Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Öffnung (20) mit magnetisch nicht oder schlecht leitfähigem Material befüllt ist.
7. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanzelemente (18) jeweils aus mehreren Einzelelementen gebildet sind.
8. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanzelemente (18) im Wesentlichen eben abschließend mit den Magnetelementen (8) ausgebildet sind. 9. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Distanzelemente (18) über die Magnetelemente (8) in Richtung zumindest eines Statorelementes (6) hinausragend ausgebildet sind.
10. Transversalflussmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Magnetelement (8) aus einer Mehrzahl von radial geteilten
Einzelelementen gebildet ist.
1 1 . Transversalflussmaschine gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Distanzverkürzungselemente (16) in nicht leitfähigem Material angeordnet bzw. mit diesem überzogen sind.
12. Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, aufweisend eine Transversalflussmaschine (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche
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