Dokumentenidentifikation | DE10146047B4 24.04.2008 | Titel | Transversalflussmaschine mit weichmagnetischen Zähnen und Verfahren zu ihrer Herstellung | Anmelder | Hill, Wolfgang, 76135 Karlsruhe, DE | Erfinder | Hill, Wolfgang, 76135 Karlsruhe, DE | DE-Anmeldedatum | 18.09.2001 | DE-Aktenzeichen | 10146047 | Offenlegungstag | 30.04.2003 | Veröffentlichungstag der Patenterteilung | 24.04.2008 | Veröffentlichungstag im Patentblatt | 24.04.2008 | IPC-Hauptklasse | H02K 21/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE | IPC-Nebenklasse | H02K 15/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE H02K 1/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE H02K 19/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE |
Beschreibung[de] | Die Erfindung betrifft eine Transversalflussmaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Maschine.
Bei den meisten bekannten Bauformen von Transversalflussmaschinen ist die Herstellung des weichmagnetischen Körpers aufwendig. Während auch bei hohen Polzahlen die Leiterstränge kostengünstig vorgefertigt werden können, besteht der den magnetischen Fluss um den Leiterstrang führende weichmagnetische Körper aus einer Vielzahl von geblechten Elementen, die vorgefertigt und in einem definierten Abstand um den Leiterring montiert sind. Die Handhabung der vielen Einzelteile ist aufwendig.
In der US 3 806 744 A wird eine Transversalflussmaschine beschrieben, in der die Leiterringe von einem weichmagnetischen Körper umschlossen werden, der aus einem Ringbandkern, zwei sternförmigen Blechpaketen und einer Vielzahl von Rotorsegmenten besteht. Im Stator weist der Magnetkreis zwei sekundäre Luftspalte auf. An diesen Stoßstellen entstehen hohe Wirbelstromverluste, da der Fluss streckenweise senkrecht durch die Blechoberfläche pulsiert. Zusätzlich ist der Verschnitt beim Stanzen der sternförmigen Scheiben hoch und die Montage der Rotorsegmente aufwendig.
In der DE 195 47 159 A1 wird eine Transversalflussmaschine mit radial außerhalb des Leiterrings liegenden Luftspalten beschrieben. Der weichmagnetische Körper besteht aus einer Vielzahl von Einzelteilen, deren Vorfertigung und Montage aufwendig ist.
Aus der FR 2 807 885 A1, dieerst nach dem Anmeldetag veröffentlicht wurde, ist eine Transversalflussmaschine bekannt, deren weichmagnetischer Körper aus U-förmigen Kernen besteht. Für eine rotierende Maschine wird der weichmagnetische Körper hergestellt, indem eine Elektroblechband zunächst in einer Bandstanzanlage beidseitig gezahnt wird und anschießend beim Aufwickeln auf eine ringförmige Vorrichtung, die Zähne nach innen gebogen werden. Da der Zahnabstand mit dem Radius zunimmt, muss die Länge der ausgestanzten Blechstücke von Lage zu Lage zunehmen, wofür eine aufwendige Bandsteuerung erforderlich ist. Die Anzahl der Stanzhübe und der Biegevorgänge entsprechen dem Produkt von Zähnezahl und Lagenanzahl. Der Fertigungsaufwand für kleine Maschinen mit vielen Zähnen ist hoch. Zusätzlich beträgt der Stanzverschnitt deutlich über 50%, was ebenfalls die Herstellkosten erhöht.
Weiterhin werden in der DE 196 32 391 C1 Transversalflussmaschinen gezeigt, die als Reluktanzgeneratoren in der Radnabe angeordnet sind. Die Leiterringe sind von drei Seiten von weichmagnetischen Körpern umgeben, die aus zwei baugleichen Hälften bestehen und radial nach außen sternförmig abstehende Zähne aufweisen. Diese relativ kleinen Bauteile sind einstückig vorgefertigt. Bestehen sie aus Vollmaterial entstehen hohe Wirbelstromverluste und bestehen sie aus Eisenpulver führt dies zu hohen Wicklungsverluste, wegen der niedrigeren Permeabilität.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kleine, hochpolige Transversalflussmaschine und ein Verfahren zu ihrer Herstellung derart weiter zu bilden, dass mit geringem Material- und Herstellungsaufwand niedrige Verluste erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2 und 8 gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Transversalflussmaschine mindestens einen weichmagnetischen Körper im Primär- oder Sekundärteil auf, der senkrecht zur Bewegungsrichtung aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Blechschichten besteht, wobei die Blechschichten mindestens einen in Bewegungsrichtung verlaufenden Steg mit auf mindestens einer Seite quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Zähnen aufweist. Diese Blechschichten werden kammförmig aus Tafeln oder Bändern herausgeschnitten, einfach oder mehrfach parallel zur Richtung des Stegs abgewinkelt und der Steg anschließend in Längsrichtung gebogen. Vorzugsweise wird kornorientiertes Elektroblech eingesetzt, wobei die Orientierung in Richtung der Kammzähne weist.
In einem Sekundärteil wird der weichmagnetische Körper vorzugsweise als doppelt gezahnter Streifen ausgeführt, der zwischen den Zahnenden des Primärteils in Bewegungsrichtung bewegbar ist. Es handelt sich dann um eine Reluktanzmaschine mit kompensierter Luftspaltanordnung, wie sie z.B. aus der DE 195 47 159 A1 oder DE 196 32 391 C1 bekannt ist. Anstatt im Sekundärteil einzelne Rotorsegmente für einen periodisch schwankenden Magnetfluss einzusetzen, besteht der weichmagnetische Körper des Sekundärteils aus einem mehrschichtigen Bauteil, das in Bewegungsrichtung Zahnabschnitte aufweist, die durch Stegabschnitte verbunden sind. Die Stegabschnitte weisen einen kleinen Querschnitt auf und verlaufen vorzugsweise zickzackförmig oder wellenförmig in Bewegungsrichtung.
Hierdurch sind die vorzugsweise in einer Bandstanzanlage hergestellten Bauteile in den Stegabschnitten verformbar. Besteht der weichmagnetische Körper einer rotierenden Transversalflussmaschine aus radial übereinander angeordneten Blechschichten, so ist er durch Aufrollen eines gleichmäßig gestanzten Bandes herstellbar, indem mit dem Radius die Dehnung der verformbaren Stege zunimmt. Vorzugsweise besteht der Steg aus zwei parallel verlaufenden Hälften, die sich derart ergänzen, dass bei der Verformung eine stabile Ausrichtung des Stegs in Bewegungsrichtung erfolgt. Liegen die Blechschichten bei radialer Richtung des Magnetflusses im
Die Patentschrift in Gänze als Zip Anhang!!!
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Anspruch[de] | Transversalflussmaschine mit mindestens einem Primärteil (30, 40) und mindestens einem Sekundärteil (34, 39), die zueinander in Bewegungsrichtung bewegbar sind, wobei
– die Transversalflussmaschine mindestens einen weichmagnetischen Körper (4, 10, 12, 15, 23, 38, 42) im Primär- oder Sekundärteil aufweist, der mindestens einen in Bewegungsrichtung verlaufenden Steg (3, 9, 18, 43, 48) mit auf mindestens einer Seite quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Zähnen (2, 8, 17, 46, 49) aufweist, |
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