Transversalflussmaschine


Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 12.12.2010

Bei einer Transversalflussmaschine verläuft der magnetische Fluss axial und radial und je nach Ausführung über eine Polteilung tangential. Diese Topologie erlaubt den Einsatz einer zur Achse konzentrischen Ankerwicklung, bei der es keine Wickelköpfe gibt. Gegenüber den konventionellen elektrischen Maschinen, bei denen die Wicklungen ums Eisen gelegt werden, wird bei der Transversalflussmaschine das Eisen um die Wicklungen gelegt, wie bei einer Klauenpolmaschine. Wenn man davon ausgeht, dass bei elektrischen Maschinen der Hauptanteil der Verluste in der Ankerwicklung entstehen, verspricht diese Topologie eine hohe Drehmomentdichte (Drehmoment pro Maschinenvolumen oder Maschinengewicht) und einen hohen Wirkungsgrad.

Bei einer Transversalflussmaschine verläuft der magnetische Fluss axial und radial und je nach Ausführung über eine Polteilung tangential. Diese Topologie erlaubt den Einsatz einer zur Achse konzentrischen Ankerwicklung, bei der es keine Wickelköpfe gibt. Gegenüber den konventionellen elektrischen Maschinen, bei denen die Wicklungen ums Eisen gelegt werden, wird bei der Transversalflussmaschine das Eisen um die Wicklungen gelegt, wie bei einer Klauenpolmaschine. Wenn man davon ausgeht, dass bei elektrischen Maschinen der Hauptanteil der Verluste in der Ankerwicklung entstehen, verspricht diese Topologie eine hohe Drehmomentdichte (Drehmoment pro Maschinenvolumen oder Maschinengewicht) und einen hohen Wirkungsgrad.

Zu Tranversalflussmaschinen gibt es viele Patentanmeldungen und wissenschafltiche Arbeiten, vor allem in der Ausführung als permanent erregte Synchronmaschine. Die Transversalflussmaschine lässt sich aber auch als elektrisch erregte Synchron-, als Asynchron- oder Reluktanzmaschine ausführen. Bei allen Ausführungsvarianten ist die mechanische Konstruktion bisher das Haupthindernis für einen kommerziellen Erfolg, denn die Technik der üblichen elektrischen Maschinen kann nicht direkt angewendet werden. Damit keine Wirbelströme entstehen, ist der Aufbau mit axial gestapelten Blechen zu vermeiden. Die verwendete Konstruktion mit U-förmigen Blechen um die Achse ist aufwendig und die Ausführung als Aussenläufer beschränkt sich auf wenig Anwendungen.

In der Patentanmeldung WO2008098403A2 wird eine Transversalflussmaschine beschrieben, bei welcher der Rotor nur aus Eisen besteht. Die Anker- und Erregerwicklung oder die Magnete sind im Stator angeordnet. Durch diese Topologie (Flügelmotor) entfallen die sonst erforderlichen Schleifkontakte für elektrisch erregte Synchron- und Schleifring-Asynchronmaschinen. Der Luftspalt kann axial oder radial ausgeführt sein, die Erregeranordnung kann flach (ohne tangentialen Flussanteil) oder eingebettet (mit tangentialem Fluss) sein. Erste magnetische Berechnungen von applied magentics mit Flux eines Flügelmotors mit 80 mm Durchmesser, 120 mm Länge, 100 Polen und 3 Phasen haben bei einer Stromdichte von 3 A/mm² (Flüllfaktor 50%) und Permantmagnete mit einer Remanenz von 0.7 T ein Drehmoment von 13 Nm ergeben.

transversalflussmaschine_laengsschnitt
Längsschnitt durch einen Flügelmotor. (Patent angemeldet)
transversalflussmaschine_querschnitt
Querschnitt durch einen Flügelmotor. (Patent angemeldet)

Adressen

Erfinder: Rolf Gloor

 


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