DE102010042092A1 - Transverse flux generator for flexible use - Google Patents

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Abstract

Ein Transversalflussgenerator (2) umfasst einen Stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) und einem Rotor (10, 10a, 10b, 10c). Der Rotor (10, 10a, 10b, 10c) ist mittels eines Kegelrollenlagers (16) um eine Längsachse und relativ zum Stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) drehbar gelagert.A transverse flux generator (2) comprises a stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) and a rotor (10, 10a, 10b, 10c). The rotor (10, 10a, 10b, 10c) is rotatably mounted around a longitudinal axis and relative to the stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) by means of a tapered roller bearing (16).

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Transversalflussgeneratoren und insbesondere damit, wie Transversalflussgeneratoren für verschiedenste Anwendungsszenarien flexibel und robust gestaltet werden können.The present invention is concerned with transversal flux generators and in particular with how transversal flux generators can be made flexible and robust for a wide variety of application scenarios.

Transversalflussgeneratoren sind Stromgeneratoren, bei denen ein Stator und ein Rotor relativ zueinander rotieren, wobei sowohl der Stator als auch der Rotor üblicherweise bezüglich einer gemeinsamen Achse rotationssymmetrisch ausgeführt sind, was zu einer näherungsweise zylindrischen Gesamtform des Generators führt. Dabei wird der magnetische Fluss so geführt, dass dessen zur Stromerzeugung in der Spule wirksame Komponente teilweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Rotors verläuft. Bei einer konzentrischen Geometrie des Rotors und des Stators verlaufen diese Magnetfeldlinien also teilweise parallel zur Rotationsachse. Eine mögliche Konfiguration eines Transversalflussgenerators ist, dass die Ankerwicklung aus nur einer Spule besteht, die am Stator angebracht ist, während der Rotor eine Vielzahl von magnetischen Polen aufweist und um den Stator rotiert. Durch die hohen Polzahlen ist es möglich, den Generator ohne Getriebe direkt anzutreiben. Die Funktion des Rotors und des Stators kann beliebig vertauscht werden, da es lediglich auf eine Relativbewegung der beiden Komponenten ankommt. Bei alternativen Ausgestaltungen der Generatoren kann also auch der Teil mit der Spule rotiert werden.Transverse flux generators are current generators in which a stator and a rotor rotate relative to each other, wherein both the stator and the rotor are usually rotationally symmetrical with respect to a common axis, resulting in an approximately cylindrical overall shape of the generator. In this case, the magnetic flux is guided so that its effective for generating electricity in the coil component is partially perpendicular to the direction of movement of the rotor. With a concentric geometry of the rotor and the stator, these magnetic field lines thus run partially parallel to the axis of rotation. One possible configuration of a transverse flux generator is that the armature winding consists of only one coil mounted on the stator while the rotor has a plurality of magnetic poles and rotates about the stator. Due to the high number of poles, it is possible to drive the generator directly without gearbox. The function of the rotor and the stator can be arbitrarily reversed, since it depends only on a relative movement of the two components. In alternative embodiments of the generators, therefore, also the part with the coil can be rotated.

Konstruktionsbedingt ermöglichen Transversalflussgeneratoren den Direktantrieb, weisen eine hohe Leistungsdichte auf und haben daher typischerweise eine geringere Masse bzw. ein geringeres Volumen als konventionelle Generatoren.By design, transverse flux generators provide direct drive, high power density, and therefore typically lower mass or volume than conventional generators.

Allerdings ist es bei Transversalflussgeneratoren aus Gründen der Feldführung erforderlich, das pro elektrischer Phase die Spulentwicklung in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Rotationsachse des Generators, zu beiden Seiten von Elementen begrenzt wird, die das Magnetfeld führen. Aufgrund der speziellen Feldführung sind bei Transversalflussgeneratoren also für jede Phase drei in axialer Richtung zueinander benachbarte Baugruppen erforderlich. Dies führt dazu, dass ein Transversalflussgenerator in der axialen Richtung, also in Richtung der Rotationsachse, eine vergleichsweise große Ausdehnung hat. Dies schränkt in einigen Anwendungen die Verwendbarkeit der Transversalflussgeneratoren ein, da aufgrund der Ausdehnung des Generators in der axialen Richtung senkrecht zu dieser Richtung hohe Momente auftreten können. Diese können in einigen Anwendungen gar nicht oder nur mit hohem konstruktiven Aufwand kompensiert werden.However, in the case of transverse flux generators, it is necessary for reasons of field guidance that the development of the coil in the axial direction, that is to say in the direction of the axis of rotation of the generator, be bounded on both sides by elements which conduct the magnetic field per electric phase. Due to the special field guidance, three modules which are adjacent to one another in the axial direction are required for each phase in transverse flux generators. This leads to a transversal flux generator having a comparatively large extent in the axial direction, that is to say in the direction of the axis of rotation. This limits the usability of the transverse flux generators in some applications because high torques may occur due to the expansion of the generator in the axial direction perpendicular to this direction. In some applications, these can not be compensated for at all or can only be compensated with a great deal of design effort.

Es besteht daher der Bedarf, Transversalflussgeneratoren zur Verfügung zu stellen, die in einer Vielzahl von Anwendungen direkt und flexibel einsetzbar sind.There is therefore a need to provide transversal flux generators which can be used directly and flexibly in a large number of applications.

Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Stator eines Transversalflussgenerators mit dem Rotor mittels eines Kegelrollenlagers derart verbunden, dass der Rotor um eine Längsachse und relativ zum Stator rotieren kann. Durch die Verwendung eines Kegelrollenlagers können vom Lager nicht nur radial wirkende Kräfte aufgenommen werden, sondern auch die Drehmomente, die der Rotor auf das Lager ausübt.In some embodiments of the present invention, the stator of a transversal flux generator is connected to the rotor by means of a tapered roller bearing such that the rotor can rotate about a longitudinal axis and relative to the stator. By using a tapered roller bearing not only radially acting forces can be absorbed by the bearing, but also the torques that the rotor exerts on the bearing.

Da mit Kegelrollenlagern höhere Momente aufgenommen werden können, als beispielsweise mit Schrägkugellagern, wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung der Rotor bezüglich des Stators mit nur einem einzigen Kegelrollenlager gelagert.Because tapered roller bearings can accommodate higher torques than, for example, angular contact ball bearings, in some embodiments of the invention, the rotor is supported relative to the stator with a single tapered roller bearing.

Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ermöglicht dies, eine Antriebseinrichtung, wie beispielsweise einen Repeller (Rotor) oder eine Turbine, direkt mit dem rotierenden Teil des Transversalflussgenerators form- oder kraftschlüssig zu verbinden, um den Generator anzutreiben. Da das Kegelrollenlager bei geeigneter Dimensionierung auch große Momente aufnehmen kann, kann eine aufwändige zusätzliche Lagerung der Rotoren bzw. Turbinen entfallen, so dass ein solcher universeller Transversalflussgenerator direkt mit vielen verschiedenen Antriebseinrichtungen koppelbar ist. Antriebseinrichtungen in diesem Sinne sind somit alle Vorrichtungen, die geeignet sind, den Rotor in Rotation zu versetzen. Dies kann gegebenenfalls auch eine rotierende Welle sein, die drehfest mit dem Rotor verbunden wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden zur Aufnahme von Momenten in unterschiedlichen Richtungen doppelreihige Kegelrollenlager verwendet. Selbstverständlich können in weiteren Ausführungsbeispielen auch einreihige oder andere mehrreihige Kegelrollenlager, beispielsweise vierreihige Lager, verwendet werden.In some embodiments of the invention, this allows a drive device, such as a repeller (rotor) or a turbine, to be directly or positively connected to the rotating part of the transverse flux generator to drive the generator. Since the tapered roller bearing can accommodate large moments with suitable dimensioning, a complex additional storage of the rotors or turbines can be omitted, so that such a universal transverse flux generator can be coupled directly with many different drive devices. Drive devices in this sense are thus all devices which are suitable for setting the rotor in rotation. If appropriate, this can also be a rotating shaft which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor. In some embodiments, double row tapered roller bearings are used to accommodate moments in different directions. Of course, in other embodiments, single row or other multi-row tapered roller bearings, such as four-row bearings can be used.

Bei einigen Ausführungsbeispielen befindet sich das Zentrum des Kegelrollenlagers in der axialen Richtung im Wesentlichen an der axialen Position des Schwerpunkts des Transversalflussgenerators. So können an beiden axialen Enden des Generators zusätzliche Lasten angebracht werden, deren zusätzliche Momente vom Zentralen Kegelrollenlager aufgenommen werden. Dies ermöglicht es bei diesen Ausführungsbeispielen der Erfindung beispielsweise, die Rolle des feststehenden Teils und des rotierenden Teils des Generators beliebig zu vertauschen, und so die optimale Konfiguration für die jeweilige Anwendung zu wählen. Es kann also der feststehende Teil des Generators sowohl durch den Teil mit dem Spulenträger als auch durch den Teil mit den Magnetischen Polen gebildet werden. Um dies zu ermöglichen, befindet sich gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung das Zentrum des Kegelrollenlagers weniger als 10% der Länge (der axialen Ausdehnung des Transversalflussgenerators) von der axialen Position des Schwerpunkts des Transversalflussgenerators entfernt. Um die Verwendung des Generators zu bestimmen, kann beispielsweise die Drucklinie bzw. der Berührungswinkel α des Kegelrollenlagers den zu erwartenden Belastungen entsprechend gewählt werden.In some embodiments, the center of the tapered roller bearing is in the axial direction substantially at the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator. Thus, additional loads can be applied to both axial ends of the generator, whose additional moments are absorbed by the central tapered roller bearing. This makes it possible in these embodiments of the invention, for example, to arbitrarily swap the role of the fixed part and the rotating part of the generator, and so to choose the optimal configuration for the particular application. So it can be the fixed part of the generator both through the part with the Coil carriers are also formed by the part with the magnetic poles. To facilitate this, according to some embodiments of the invention, the center of the tapered roller bearing is less than 10% of the length (the axial extent of the transverse flux generator) away from the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator. To determine the use of the generator, for example, the pressure line or the contact angle α of the tapered roller bearing can be selected according to the expected loads.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen befindet sich das Zentrum des Kegelrollenlagers zwischen der axialen Position des Schwerpunkts des Transversalflussgenerators und einer Befestigungsvorrichtung, welche am axialen Ende des Rotors angeordnet ist. Eine solche außermittige Lagerung wird möglich, da das Kegelrollenlager die bereits beim alleinigen Betrieb des Transversalflussgenerators auftretenden Momente problemfrei aufnehmen kann. Zum anderen wird es durch diese Geometrie ermöglicht, auch schwere Gegenstände bzw. Antriebseinrichtungen unmittelbar kraft- oder formschlüssig mit dem Rotor zu verbinden, da sich dann der Schwerpunkt der Gesamtanordnung in axialer Richtung vom Schwerpunkt des Generators zum axialen Endes des Generators, also in Richtung des Zentrums des Kegelrollenlagers, verschiebt. Eine solche Anordnung hat also zur Folge, dass der Generator äußerst flexibel einsetzbar ist, da bei identischer Dimensionierung des Lagers sowohl ein Betrieb des Generators ohne zusätzliche Last als auch ein Betrieb mit einer schweren Antriebseinrichtung ermöglicht wird, ohne dass eine zusätzliche. separate Lagerung der Antriebseinrichtungen erforderlich wäre.In other embodiments, the center of the tapered roller bearing is located between the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator and a fastening device, which is arranged at the axial end of the rotor. Such eccentric storage is possible because the tapered roller bearing can easily absorb the moments that occur during the sole operation of the Transversalflussgenerators. On the other hand, this geometry makes it possible to connect even heavy objects or drive means directly positive or positive locking with the rotor, since then the focus of the overall arrangement in the axial direction from the center of gravity of the generator to the axial end of the generator, ie in the direction of Center of tapered roller bearing, shifts. Thus, such an arrangement has the consequence that the generator is extremely flexible, since with identical dimensioning of the bearing both an operation of the generator without additional load and an operation with a heavy drive device is made possible without an additional. separate storage of the drive equipment would be required.

So kann beispielsweise ein einzelner Transversalflussgenerator für eine Vielzahl unterschiedlicher Antriebseinrichtungen verwendet werden, die sich sowohl in der Gesamtmasse als auch in der axialen Ausdehnung stark unterscheiden können. Bei vorgegeben Intervallen für eine mögliche Masse der Antriebseinrichtungen und für mögliche axiale Ausdehnungen bzw. mögliche axiale Positionen des Schwerpunkts der Antriebseinrichtungen kann ein Transversalflussgenerator beispielsweise so dimensioniert werden, dass das Zentrum des Kegelrollenlagers weniger als 20% der axialen Ausdehnung des Transversalflussgenerators von der axialen Position des gemeinsamen Schwerpunktes des Generators und der daran befestigten Antriebseinrichtung abweicht. Ein solchermaßen mit einem Kegelrollenlager versehener Transversalflussgenerator ist also sowohl allein, das heißt ohne Beaufschlagung mit zusätzlichen Momenten, als auch mit einer Vielzahl von möglichen Antriebseinrichtungen zuverlässig im Dauerbetrieb einsetzbar, ohne dass weitere Anpassungen am Generator bzw. dessen Lagerung für den Einzelfall vorgenommen werden mussten. Je nach Einsatzzweck können alternativ andere Abweichungen von mehr als 20% möglich sein.For example, a single transverse flux generator can be used for a variety of different drive devices, which can vary greatly both in total mass and in axial extent. At given intervals for a possible mass of the drive means and for possible axial expansions or possible axial positions of the center of gravity of the drive means, a transverse flux generator may for example be dimensioned so that the center of the tapered roller bearing is less than 20% of the axial extent of the transverse flux generator from the axial position of the common center of gravity of the generator and the attached drive device deviates. Thus provided with a tapered roller bearing transversal flux generator is thus both alone, that can be reliably used in continuous operation without impingement with additional moments, as well as with a variety of possible drive means without further adjustments to the generator or its storage had to be made for the individual case. Depending on the intended use, other deviations of more than 20% may alternatively be possible.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein wie oben beschriebener Transversalflussgenerator in einer Energieerzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Windkraftanlage, einer Wasserkraftanlage oder einer Gasturbine verwendet, wobei der Repeller unmittelbar kraft- oder formschlüssig mit dem Rotor des Transversalflussgenerators verbunden ist. Dies führt zu einer erheblichen Kostenersparnis, da die zusätzliche Lagerung des Repellers entfallen kann, sowie aus demselben Grund zu einer Verringerung der Bauform und des Gewichts der Gesamtanordnung. Dies kann insbesondere beim Einsatz in Windkraftanlagen ein erheblicher Vorteil sein, weil hier die gesamte Anordnung aus Rotor und Transformator auf dem Turm einer Windkraftanlage gelagert werden muss. Aus der Gewichtsersparnis und der Verringerung der Bauform ergibt sich hier eine Verringerung der Anforderung an die Statik des Turmes und somit ein zusätzlicher Kostenvorteil.According to a further exemplary embodiment of the invention, a transverse flux generator as described above is used in a power generating device, such as a wind turbine, a hydroelectric power plant or a gas turbine, wherein the repeller is connected directly to the rotor of the transversal flux generator in a positively or positively locking manner. This leads to a significant cost savings, since the additional storage of the repeller can be omitted, and for the same reason to a reduction in the design and the weight of the overall arrangement. This can be a significant advantage, especially when used in wind turbines, because here the entire arrangement of rotor and transformer must be stored on the tower of a wind turbine. From the weight savings and the reduction in the design here results in a reduction of the requirement for the statics of the tower and thus an additional cost advantage.

Alternativ lässt sich der Transversalflussgenerator auch im Fall von Windkraftanlagen separat lagern und antriebsseitig direkt oder indirekt von der vom Repeller angetriebenen Welle verbunden sein. So ließe sich eine Generatoreinheit bereitstellen, die beispielweise an bestehenden Windkraftanlagen einfach nachrüstbar ist.Alternatively, the transversal flux generator can also be stored separately in the case of wind power plants and connected on the drive side directly or indirectly by the shaft driven by the repeller. This would make it possible to provide a generator unit which can be easily retrofitted to existing wind power plants, for example.

Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren, erläutert. Es zeigen:Some embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispielen eines Transversalflussgenerators mit Kegelrollenlager; 1 an embodiment of a Transversalflussgenerators with tapered roller bearings;

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transversalflussgenerators mit Kegelrollenlager; und 2 a further embodiment of a transversal flux generator with tapered roller bearings; and

3 ein Ausführungsbeispiel einer Energieerzeugungsvorrichtung mit Transversalflussgenerator. 3 an embodiment of a power generating device with transverse flux generator.

1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Transversalflussgenerators 2. Dargestellt ist ein Schnitt durch die obere Hälfte einer bezüglich der Längsachse 4 rotationsmetrischen Anordnung. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend als Stator diejenige der beiden relativ zueinander rotierenden Strukturen bezeichnet, die das größere Volumen aufweist. Der Stator besteht aus dem Statorgrundelement 6 und den Statorscheiben 6a, 6b, 6c und 6d. Der Stator kann, beispielsweise mittels eines hier schematisch angedeuteten Generatorträgers 8, bezüglich der Längsachse 4 drehfest gelagert werden. 1 shows a sectional view of an embodiment of a transverse flux generator 2 , Shown is a section through the upper half of a relative to the longitudinal axis 4 rotational metric arrangement. Without restricting the generality, the term "stator" refers to that of the two structures which rotate relative to one another and which has the larger volume. The stator consists of the stator base element 6 and the stator discs 6a . 6b . 6c and 6d , The stator can, for example by means of a schematically indicated here generator carrier 8th , with respect to the longitudinal axis 4 be stored rotatably.

Der Rotor besteht aus 3 rotationsmetrischen Rotorscheiben 10a, 10b und 10c und dem Rotorgrundelement 10. Die Rotorscheiben 10a, 10b und 10c sind in der axialen Richtung 12 jeweils zu beiden Seiten von den Statorscheiben 6a, 6b, 6c und 6d des Stators begrenzt. Der Rotor ist mittels eines Kegelrollenlagers 16 um die Längsachse 4 und relativ zum Stator drehbar gelagert. The rotor consists of 3 rotary-metric rotor disks 10a . 10b and 10c and the rotor base member 10 , The rotor disks 10a . 10b and 10c are in the axial direction 12 in each case on both sides of the stator disks 6a . 6b . 6c and 6d limited by the stator. The rotor is by means of a tapered roller bearing 16 around the longitudinal axis 4 and rotatably mounted relative to the stator.

Der Rotor 10 weist ferner eine Befestigungsvorrichtung 14 auf, an der eine Antriebseinrichtung oder ein weiterer mechanischer Gegenstand kraft- oder formschlüssig befestigt werden kann. Im hier dargestellten Beispiel ist die Befestigungsvorrichtung 14 ein separates Bauteil, das mittels einer Schraubverbindung mit dem Rotorgrundelement 10 verbunden ist. Es versteht sich von selbst, dass in alternativen Ausführungsbeispielen der Rotor bzw. dessen Grundelement 10 und die Befestigungsvorrichtung 14 einstückig ausgebildet sein können. Somit kann die Befestigungsvorrichtung 14 in alternativen Ausführungsbeispielen beispielsweise aus Gewindebohrungen bestehen, mittels derer das zu befestigende Bauteil direkt an irgendeiner Stelle mit dem Rotor verschraubt werden kann. Als Befestigungsvorrichtung 14 soll also jedwede konstruktive Maßnahme verstanden werden, die es ermöglicht, einen Gegenstand bzw. eine Antriebsvorrichtung kraft- oder formschlüssig mit dem Rotor zu verbinden.The rotor 10 also has a fastening device 14 on, on which a drive device or another mechanical object can be fixed non-positively or positively. In the example shown here, the fastening device 14 a separate component, which by means of a screw connection with the rotor base element 10 connected is. It goes without saying that in alternative embodiments, the rotor or its basic element 10 and the fastening device 14 can be integrally formed. Thus, the fastening device 14 in alternative embodiments, for example, consist of threaded holes, by means of which the component to be fastened can be screwed directly at some point with the rotor. As a fastening device 14 So should be understood any constructive action that makes it possible to force or positively connect an article or a drive device with the rotor.

Der hier dargestellte Transversalflussgenerator ist modular aufgebaut, das heißt, er besteht aus einer variablen Anzahl von Rotorscheiben und ihnen jeweils zugeordneten Statorscheiben. Um die Modularität zu gewährleisten, sind sowohl die Statorscheiben 6a bis 6c als auch die Rotorscheiben 10a und 10b jeweils identisch aufgebaut und können nach Belieben hinzugefügt oder weggelassen werden. Die Tatsache, das sich durch zufügen oder weglassen weiterer Elemente die Position des Schwerpunkts des Transversalflussgenerators 2 in der axialen Richtung 12 verändert, hat keinen negativen Einfluss auf die Stabilität und Haltbarkeit des Systems, da das zur Kopplung des Rotors mit dem Stator verwendete Kegelrollenlager 16 die Momente aufnehmen kann, die entstehen, wenn die Lagerung in der axialen Richtung 12 nicht mehr an der axialen Position des Schwerpunkts des Generators 2 erfolgt. Als axiale Position des Schwerpunktes soll hier und im Folgenden diejenige Position in axialer Richtung verstanden werden, an der sich der Schwerpunkt der jeweiligen Anordnung befindet. Ebenso soll als axiale Ausdehnung eines Gegenstands die Länge des Gegenstands in der axialen Richtung verstanden werden.The transverse flux generator shown here has a modular structure, that is to say it consists of a variable number of rotor disks and stator disks assigned to each of them. To ensure modularity, both the stator discs 6a to 6c as well as the rotor disks 10a and 10b each identically constructed and can be added as desired or omitted. The fact that by adding or omitting other elements, the position of the center of gravity of the transverse flux generator 2 in the axial direction 12 changed, has no negative impact on the stability and durability of the system, as the tapered roller bearing used to couple the rotor to the stator 16 can absorb the moments that arise when the bearing in the axial direction 12 no longer at the axial position of the center of gravity of the generator 2 he follows. The axial position of the center of gravity is to be understood here and below as the position in the axial direction at which the center of gravity of the respective arrangement is located. Likewise should be understood as the axial extent of an object, the length of the object in the axial direction.

Als eine von mehreren möglichen Arten eines modularen Aufbaus ist in 1 gezeigt, dass die einzelnen Rotorscheiben 10a bis 10c durch Abstandshalter 18a bzw. 18b voneinander getrennt und gemeinsam mittels einer Wellenmutter 20 fixiert werden.As one of several possible types of modular construction is in 1 shown that the individual rotor discs 10a to 10c through spacers 18a respectively. 18b separated from each other and together by means of a shaft nut 20 be fixed.

Die Anbindung des Außenrings 22 des Kegelrollenlagers 16 erfolgt über ein Ringelement 24, welches mit dem Rotorgrundelement 10 verschraubt ist und den Außenring 24 gegen das Rotorgrundelement 10 klemmt. Der zweiteilige Innenring 26 wird ebenfalls über ein Adapterelement 28, welches mit dem Statorgrundelement 6 verschraubt wird, gegen eine Anlagefläche am Statorgrundelement 6 geklemmt.The connection of the outer ring 22 tapered roller bearing 16 via a ring element 24 , which with the rotor base element 10 is bolted and the outer ring 24 against the rotor base element 10 stuck. The two-part inner ring 26 is also via an adapter element 28 , which with the stator base element 6 is screwed against a contact surface on Statorgrundelement 6 clamped.

Durch die Verwendung des Kegelrollenlagers 16 ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile und flexiblen Verwendungsmöglichkeiten des Transversalflussgenerators. Wie bereits erwähnt, kann dabei prinzipiell frei bestimmt werden, ob der hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Stator bezeichnete Teil des Generators in der Anwendung rotiert, oder ob der als Rotor bezeichnete Teil rotieren soll. In der soeben beschriebenen Konfiguration würde ein Repeller bzw. eine Antriebseinrichtung an der Befestigungsvorrichtung 14 befestigt werden, wohingegen der Stator beispielsweise mittels eines Generatorträgers 8 drehfest gehalten werden würde. In der Alternativkonfiguration würde der Repeller entweder direkt am Stator oder an einem daran befestigten Adapter befestigt werden, wohingegen das hier als Rotor bezeichnete Element drehfest gelagert werden würde.By using the tapered roller bearing 16 result in the advantages and flexible uses of the transverse flux generator described above. As already mentioned, it is fundamentally possible to freely determine whether the part of the generator designated here as a stator without restriction of generality rotates in the application, or whether the part designated rotor should rotate. In the configuration just described, a repeller would be attached to the fixture 14 whereas the stator is fixed, for example, by means of a generator carrier 8th would be held against rotation. In the alternative configuration, the repeller would be fastened either directly to the stator or to an adapter attached to it, whereas the element referred to here as a rotor would be mounted non-rotatably.

2 zeigt einer weiteres Ausführungsbeispiel eines Transversalflussgenerators 2, der in weiten Teilen mit dem in 1 beschriebenen Generator übereinstimmt. Daher soll im Folgenden lediglich kurz auf die Unterschiede zwischen beiden Implementierungen eingegangen werden. Während sich der Aufbau des Stators von dem in 1 gezeigten nicht unterscheidet, wird in 2 der Rotor geringfügig abweichend aufgebaut. Anders als in 1 ist in 2 die Rotorscheibe 10c modular und nicht einstückig mit dem Rotorgrundelement 10 ausgebildet. In 2 ist Rotorscheibe 10c mittels einer Verschraubung mit dem Rotorgrundelement 10 verbunden. Die Anbindung des Außenrings 22 des Kegelrollenlagers 16 erfolgt ebenfalls mittels einer Klemmung, jedoch von der anderen Seite als in 1 gezeigt. Abseits dieser konstruktiven Änderungen ist die Funktionalität der verwendeten Komponenten jedoch identisch, so dass auf eine weitere Diskussionen des in 2 Ausführungsbeispiels verzichtet werden kann. 2 shows a further embodiment of a transverse flux generator 2 , which in many parts with the in 1 corresponds to described generator. Therefore, in the following, only a brief discussion of the differences between the two implementations will be made. While the structure of the stator of the in 1 shown does not differ is in 2 the rotor has a slightly different design. Unlike in 1 is in 2 the rotor disk 10c modular and not integral with the rotor base element 10 educated. In 2 is rotor disk 10c by means of a screw connection with the rotor base element 10 connected. The connection of the outer ring 22 tapered roller bearing 16 is also done by means of a clamping, but from the other side than in 1 shown. However, apart from these design changes, the functionality of the components used is identical, so that a further discussion of the in 2 Embodiment can be omitted.

3 zeigt eine Schnittansicht durch eine Energieerzeugungsvorrichtung 30, die einen Transversalflussgenerator 2 mit daran direkt befestigtem Repeller 36 umfasst. 3 shows a sectional view through a power generating device 30 , which is a transversal flux generator 2 with directly attached repeller 36 includes.

Als spezielle Implementierung zeigt 3 eine Windkraftmaschine, in der ein Ausführungsbeispiel eines Transversalflussgenerators 2 verwendet wird. Um die Flexibilität der Generatoren zu demonstrieren, wird in der Windkraftmaschine 30 der in 2 als Stator bezeichnete Komplex als rotierendes Element verwendet. Demzufolge ist der Transversalflussgenerator 2 über das Rotorgrundelement 10 mit einem Generatorträger 32 verbunden. Der Generatorträger 32 ist bezüglich des Turmes 34 der Windkraftanlage 30 drehbar gelagert, wobei die Rotationsachse dieser Lagerung näherungsweise auf der Längsachse 4 des Transversalflussgenerators 2 senkrecht steht.As a special implementation shows 3 a wind turbine in which an embodiment of a transverse flux generator 2 is used. To demonstrate the flexibility of the generators is in the wind turbine 30 the in 2 used as a stator complex as a rotating element. As a result, the transverse flux generator is 2 over the rotor base element 10 with a generator carrier 32 connected. The generator carrier 32 is with respect to the tower 34 the wind turbine 30 rotatably mounted, wherein the axis of rotation of this bearing approximately on the longitudinal axis 4 of the transverse flux generator 2 is vertical.

Der Rotor 36 bzw. der Repeller ist unmittelbar mit dem rotierenden Teil des Transversalflussgenerators 2 verbunden. Schematisch ist in 3 ferner ein Generatorgehäuse 36 gezeigt, welches einen Wetterschutz für die mechanisch und elektrisch empfindlichen Teile der Windkraftmaschine bildet. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Verwendung von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Transversalflussgeneratoren 2 in einer Windkraftmaschine besonders vorteilhaft, da sich hier durch den möglichen Verzicht auf eine extra Lagerung für den Rotor sowohl aus der Verringerung der Gesamtgröße der Anordnung als auch aus der Reduzierung des Gewichts weitere Einsparungsmöglichkeiten für die Gesamtkonstruktion ergeben.The rotor 36 or the repeller is directly connected to the rotating part of the transversal flux generator 2 connected. Schematically is in 3 Furthermore, a generator housing 36 shown, which forms a weather protection for the mechanically and electrically sensitive parts of the wind turbine. As already mentioned, the use of embodiments according to the invention transverse flux generators 2 in a wind power machine particularly advantageous, since there are further potential savings for the overall construction here by the possible omission of an extra storage for the rotor both from the reduction of the overall size of the arrangement and from the reduction of the weight.

Weitere Ausführungsbeispiele von Transversalflussgeneratoren sind in einer großen Zahl weiterer Anwendungen vorteilhaft einsetzbar. Beispielsweise ergeben sich ähnliche Vorteile auch bei Wasserkraftanlagen, wie beispielsweise bei Gezeitenkraftwerken, oder auch bei der Verwendung in gasbetriebenen Turbinen.Further embodiments of transverse flux generators can be advantageously used in a large number of other applications. For example, similar benefits also arise in hydropower plants, such as tidal power plants, or even when used in gas powered turbines.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
TransversalflussgeneratorTransversalflussgenerator
44
Längsachselongitudinal axis
66
Statorgrundelement Statorgrundelement
6a, 6b, 6c6a, 6b, 6c
Statorscheibenstator
88th
Generatorträgergenerator support
1010
RotorgrundelementRotor base element
10a, 10b, 10c10a, 10b, 10c
Rotorscheibenrotor discs
1212
axiale Richtungaxial direction
1414
Befestigungsvorrichtungfastening device
1616
KegelrollenlagerTapered roller bearings
18a, 18b18a, 18b
Abstandshalterspacer
2020
Wellenmuttershaft nut
2222
Außenringouter ring
2424
Ringelementring element
2626
Innenringinner ring
2828
Adapterelementadapter element
3030
EnergieerzeugungsvorrichtungPower generation device
3232
Generatorträgergenerator support
3434
Turmtower
3636
Generatorgehäusegenerator housing

Claims (10)

Transversalflussgenerator (2) mit einem Stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) und einem Rotor (10, 10a, 10b, 10c), wobei der Rotor (10, 10a, 10b, 10c) mittels eines Kegelrollenlagers (16) um eine Längsachse (4) und relativ zum Stator (6, 6a, 6b, 6c, 6d) drehbar gelagert ist.Transverse flux generator ( 2 ) with a stator ( 6 . 6a . 6b . 6c . 6d ) and a rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ), wherein the rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ) by means of a tapered roller bearing ( 16 ) about a longitudinal axis ( 4 ) and relative to the stator ( 6 . 6a . 6b . 6c . 6d ) is rotatably mounted. Transversalflussgenerator (2) gemäß Anspruch 1, bei dem der Rotor (10, 10a, 10b, 10c) mittels eines einzigen Kegelrollenlagers (16) gelagert ist.Transverse flux generator ( 2 ) according to claim 1, wherein the rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ) by means of a single tapered roller bearing ( 16 ) is stored. Transversalflussgenerator (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Kegelrollenlager (16) ein doppelreihiges Kegelrollenlager ist.Transverse flux generator ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein the tapered roller bearing ( 16 ) is a double row tapered roller bearing. Transversalflussgenerator (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der an dem Rotor (10, 10a, 10b, 10c) eine Befestigungsvorrichtung (14) zum kraft- oder formschlüssigen Verbinden des Rotors (10, 10a, 10b, 10c) mit einer Antriebseinrichtung (36) aufweist, die geeignet ist, den Rotor (10, 10a, 10b, 10c) in Rotation zu versetzen.Transverse flux generator ( 2 ) according to one of the preceding claims, attached to the rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ) a fastening device ( 14 ) for non-positive or positive connection of the rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ) with a drive device ( 36 ), which is suitable for the rotor ( 10 . 10a . 10b . 10c ) to set in rotation. Transversalflussgenerator (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Zentrum des Kegelrollenlagers (16) in einer parallel zur Längsachse (4) verlaufenden axialen Richtung (12) um weniger als 10% der axialen Ausdehnung des Transversalflussgenerators (2) von der axialen Position des Schwerpunktes des Transversalflussgenerators (2) abweicht.Transverse flux generator ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the center of the tapered roller bearing ( 16 ) in a direction parallel to the longitudinal axis ( 4 ) extending axial direction ( 12 ) by less than 10% of the axial extent of the transverse flux generator ( 2 ) from the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator ( 2 ) deviates. Transversalflussgenerator (2) gemäß Anspruch 4, bei dem das Zentrum des Kegelrollenlagers (16) in einer parallel zur Längsachse (4) verlaufenden axialen Richtung (12) zwischen der axialen Position des Schwerpunkts des Transversalflussgenerators (2) und der axialen Position der Befestigungsvorrichtung (14) liegt und um mehr als 10% der axialen Ausdehnung des Transversalflussgenerators (2) von der axialen Position des Schwerpunktes des Transversalflussgenerators (2) abweicht.Transverse flux generator ( 2 ) according to claim 4, wherein the center of the tapered roller bearing ( 16 ) in a direction parallel to the longitudinal axis ( 4 ) extending axial direction ( 12 ) between the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator ( 2 ) and the axial position of the fastening device ( 14 ) and by more than 10% of the axial extent of the transverse flux generator ( 2 ) from the axial position of the center of gravity of the transverse flux generator ( 2 ) deviates. Transversalflussgenerator (2) gemäß Anspruch 6, bei dem die Befestigungsvorrichtung (14) ausgebildet ist, um mit einer Antriebseinrichtung (36) verbunden zu werden, deren Schwerpunkt in axialer Richtung (12) innerhalb eines vorbestimmten Intervalls möglicher Schwerpunktspositionen liegt und deren Masse innerhalb eines vorbestimmten Massenintervalls liegt, wobei das Zentrum des Kegelrollenlagers (16) in axialer Richtung um weniger als 20% der axialen Ausdehnung des Transversalflussgenerators (2) von der axialen Position des gemeinsamen Schwerpunktes des Transversalflussgenerators (2) und der daran befestigter Antriebseinrichtung (36) abweicht.Transverse flux generator ( 2 ) according to claim 6, wherein the fastening device ( 14 ) is designed to be connected to a drive device ( 36 ) whose center of gravity in the axial direction ( 12 ) is within a predetermined interval of possible center of gravity positions and whose mass is within a predetermined mass interval, the center of the tapered roller bearing ( 16 ) in the axial direction by less than 20% of the axial extent of the transverse flux generator ( 2 ) from the axial position of the common center of gravity of the transverse flux generator ( 2 ) and the drive device attached thereto ( 36 ) deviates. Energieerzeugungsvorrichtung (30), umfassend: einen Transversalflussgenerator (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und einen Repeller (36), der kraft- oder formschlüssig mit dem Rotor des Transversalflussgenerators (2) verbunden ist. Power generating device ( 30 ), comprising: a transverse flux generator ( 2 ) according to any one of claims 1 to 7; and a repeller ( 36 ), the positive or positive locking with the rotor of the transverse flux generator ( 2 ) connected is. Energieerzeugungsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 8 in einer Wind- oder Wasserkraftanlage, in welcher der Stator des Transversalflussgenerators (2) kraft- oder formschlüssig mit einem bezüglich der Längsachse (4) rotationsfesten Generatorträger (32) verbunden ist, wobei der Repeller (36) der Rotor der Windkraftanlage oder ein mittels einer Flüssigkeit oder eines Gases antreibbares Turbinenrad ist.Power generating device ( 30 ) according to claim 8 in a wind or hydropower plant in which the stator of the transverse flux generator ( 2 ) positively or positively with respect to the longitudinal axis ( 4 ) rotation-resistant generator carrier ( 32 ), the repeller ( 36 ) is the rotor of the wind turbine or a driven by a liquid or a gas turbine wheel. Energieerzeugungsvorrichtung (30) in einer Windkraftanlage gemäß Anspruch 9, bei der der Generatorträger (32) bezüglich einer auf der Längsachse (4) senkrecht stehenden Achse drehbar auf dem Turm (34) der Windkraftanlage gelagert ist.Power generating device ( 30 ) in a wind turbine according to claim 9, wherein the generator carrier ( 32 ) with respect to one on the longitudinal axis ( 4 ) vertical axis rotatable on the tower ( 34 ) of the wind turbine is stored.
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