(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側の固定子と走行子とを有する多相のトランスバーサルフラックス機械であって、
−リング巻線を支持している固定子内に、相に所属するほぼＵ形のヨークと、ほぼＩ形のヨークとが交番に、それぞれ１つの平面内で、互いに前後に配置されており、
−走行子が、ヨークに隣接するその表面に面状に固定された永久磁石を支持しかつリング形の帰路を有しており、
−リング巻線を通って、位相をずらされた電流が流れるようになっており、
−永久磁石が列をなして電流の位相のずれに応じて機械的に互いにずらされて配置されている形式のものにおいて、
各相のＵ形のヨークの脚部（７．１〜７．４）が各平面内で互いに向き合う方向に折り曲げられており、
それぞれ１つの平面内に配置されている互いに隣り合った相の脚部（７．２、７．３）が互いに結合されており、
複数の相の互いに結合されている脚部（７．２、７．３）の少なくとも一部が共通にフラックス案内のために利用され、
互いに結合されて共通に利用される脚部（７．２、７．３）の厚さが、１つの相によって利用される脚部（７．１，７．４）の厚さの合計よりも、相のフラックスの重畳によって生じる全フラックスに応じて減少せしめられている、
ことを特徴とする、多相構造の片側式トランスバーサルフラックス機械。
【請求項２】
Ｕ形のヨーク（７．１〜７．４）の折り曲げられていない範囲の極高さ（ｄｕ）が、少なくとも巻線（１．１〜１．３）の範囲において、Ｉ形のヨーク（３）の極高さ（ｄｉ）よりも厚く構成されていることを特徴とする、請求項１記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項３】
Ｕ形のヨーク（７．１〜７．４）及びＩ形のヨーク（３）が軸方向で薄板から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項４】
ヨークが分割可能に構成されることを特徴とする、請求項３記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項５】
Ｕ形のヨーク（７．１〜７．４）及びＩ形のヨーク（３）が切断バンドコアとして構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項６】
内側走行子あるいは外側走行子を有するように、あるいはリニアモータとして、構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項７】
Ｕ形のヨーク（７．１〜７．４）の巻線窓内に冷却媒体案内が配置されており、この冷却媒体案内はリング巻線（１．１〜１．３）に対してほぼ平行であって、ヨーク（７．１〜７．４）及びリング巻線（１．１〜１．３）に緊密に熱接触していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のトランスバーサルフラックス機械。
【請求項８】
少なくとも、Ｕ形のヨーク（７．１〜７．４）とＩ形のヨーク（３）との間の漏れ磁束が高い範囲に、絶縁性の支持構造体が設けられていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のトランスバーサルフラックス機械。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の、多相の片側式トランスバーサルフラックス機械に関する。このようなトランスバーサルフラックス機械はM. Bork及びG. HennebergerのＩＣＥＭ １９６６年における論文”New Transverse Flux Concept for an Electric Vehicle Drive System”「電気車両駆動システムのための新しいトランスバースフラックスの概念」によって公知である。
このような機械は極めて高いトルク密度で構成することができる。これらの機械は路面走行車両又はレール走行車両において有利には車輪ボス内に内蔵された直接駆動装置として利用される。この場合使用範囲は個別車輪駆動装置を有する乗用車から機関車及び大型の輸送車両にまで達する。別の使用可能性はウインチ駆動装置及び紡織機械におけるようなコンスタントな出力の高い範囲を有する直接駆動装置にある。
トランスバーサルフラックス機械は大抵は２相の機械として構成される。それは、トランスバーサルフラックス機械は２つよりも多い相では製作技術的に実現不可能な複固定子装置を有しているからである。
両側式のトランスバーサルフラックス機械の、例えばDE 44 43 999 A1あるいはDE 195 22 382によって公知の構造は、高いトルク密度を提供するが、しかし制作費が極めて高価である。これに対し、片側式の多相のトランスバーサルフラックス機械は簡単に製作することができるが、しかし高い走行子漏れ磁束によって著しくわずかなトルク密度を有している（DE 195 32 614 A1）。
DE 36 02 268 A1によって公知のトランスバーサルフラックス機械においては、Ｕ形のヨークの脚部が折り曲げられているが、この手段については何も説明されていない。
EP 0 243 425によれば、幾何学的にもともと異なって構成されているトランスバーサルフラックス機械において２つのＵ形の固定子ヨークを互いに並べて結合することも公知である。この場合中央の脚部の各半部はそれらのフラックスを導く。可能な節減ポテンシャルについては述べられていない。
最初に述べたBork及びHennebergerによって発表された片側の固定子と走行子内の接線方向の帰路とを有するトランスバーサルフラックスモータの構造が公知である。この解決策はやはり２つよりも多い相を有する構成を可能にする。それは個々の相をある程度の間隔をおいて並べることができるからである。
図１はそれに応じて多極配置の１つの極対を示す。ｐ個の極対は直線状に並べた場合にはリニアモータとして構成することができ、巻線がリング形に曲げられている場合には回転機械として構成することができる。以下においては回転型の構成について述べる。
機械の固定子の作用部分はリング巻線１から成り、このリング巻線は、それを部分的に取り囲んでいるほぼＵ形の軟磁性のｐ個のヨーク２と、これらのヨーク２の間に配置されているＩ形の軟磁性のヨーク３とを有している。Ｕ形のヨーク２及びＩ形のヨーク３は、異なった高さのフラックスを導くために、互いに異なった幅ｂｕ及びｂｉを有することができる。走行子の作用部分は相ごとに、２つのリング形の軟磁性材料のロータヨーク４から成り、これらのロータヨーク上にそれぞれ２ｐ個の永久磁石５が半径方向の磁化を交番させて取り付けられている。この構成の回転推力は磁束漏れ距離が大きいために、制限されている。
本発明の課題は、最初に述べた形式の片側式トランスバーサルフラックス機械において、
−磁束漏れ距離が減少せしめられており、したがって回転推力が増大せしめられ、
−全長が減少せしめられ、
−極の軟磁性材料が節減される
ようにすることである。
この課題は本発明によれば請求項１に記載した特徴によって解決される。
有利には、Ｕ形のヨークの脚部の折り曲げによって磁束漏れ距離が減少せしめられている。またこれによってＵ形及びＩ形のヨークをすき間なしに、換言すれば折り曲げ箇所における短絡の危険なしに、直接に隣接させて配置することができ、このことは機械の全長を減少させる。最後にＵ形のヨークの中間の脚部を多重に利用することによって、極材料が節減される。
本発明の有利な実施の形態は請求項２以下に記載されている。
以下においては、図２に示した実施例によって本発明を説明する。図２は、本発明によるトランスバーサルフラックス機械の３相の１実施例を示したものである。
３相のトランスバーサルフラックス機械の有利な構成は複数の単相の構成を軸方向に組み合わせることによって生じ、しかしこの組み合わせは本発明によれば、従来公知の配置と異なって、相の間に何らの間隔も必要としない。有利な相の数は３であるが、しかしこれよりも大きい、又は小さい相数も可能である。
図２は３相の構成を半径方向の断面で例示する。このモータは固定子内に３つのリング巻線１．１、１．２及び１．３を有している。これらのリング巻線を通って位相をずらされた電流が流れる。これらのリング巻線は力作用に対して接線方向に配置されている。リング巻線１．１〜１．３は１列のほぼＵ形のヨーク７によって部分的に取り囲まれており、これらのヨークは各相に対してそれぞれ互いに向き合う方向に折り曲げられている。各ヨーク７は１つの平面内に４つの脚部７．１〜７．４を有しており、これらの脚部のうち中間の脚部は走行子に向いた側を分けられている。脚部は共通の帰路を有している。
３つの相の互いに隣り合っている脚部７．２及び７．３はそれぞれ互いに結合されていて、それぞれ２つの相によって共通にフラックスを導くために利用される。固定子ヨークの中間の脚部７．２及び７．３は、相のフラックスの重畳によって生ずる全フラックスに相応して、外側の脚部７．１及び７．４の厚さの合計よりも薄く構成されている。
各固定子ヨークに所属して、ほぼＩ形の３つのヨーク３が設けられており、これらのヨーク３は断面でヨーク７の背後に位置している。Ｕ形のヨーク７．１〜７．４の折り曲げられていない範囲の極高さｄｕは巻線１．１〜１．３の範囲においてＩ形のヨーク３の極高さｄｉよりも厚く構成されている。走行子上には永久磁石５が、固定子ヨークの脚部と向き合った６つの列で配置されている。これらの磁石列は幾何学的に、相互の電気位相ずれに相応してずらされており、したがって脚部７．１〜７．４は、走行子位置に関連して、互いに異なって磁化される：各永久磁石列は走行子側の軟磁性の帰路４を接線方向に有している。
図２は本発明によるトランスバーサルフラックス機械の液体冷却のための有利な配置も示している。この場合Ｕ形のヨークの折り曲げによって、冷却液体８はリング形に巻線１．１〜１．３に対して平行に導かれる。これによってリング巻線も、また固定子ヨークの熱負荷される範囲も効果的に冷却される。これによって、固定子のための支持構造体の少なくとも一部分を絶縁材料から製作することが可能である。固定子ヨークの熱負荷される範囲は、なかんずく、Ｕ形のヨークとＩ形のヨークとの間の漏れ磁束が大きい範囲である。これによって、公知の構成において金属の支持体内に生じた渦電流損失を著しく減少させることができる。
【図１】
0004140783.tif 000002
【図２】
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