WO2023237149A1 - Axialflussmaschine - Google Patents

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WO2023237149A1
WO2023237149A1 PCT/DE2023/100393 DE2023100393W WO2023237149A1 WO 2023237149 A1 WO2023237149 A1 WO 2023237149A1 DE 2023100393 W DE2023100393 W DE 2023100393W WO 2023237149 A1 WO2023237149 A1 WO 2023237149A1
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WO
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stator
flux machine
axial flux
yoke
axial
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100393
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English (en)
French (fr)
Inventor
Miriam AXTMANN
Christoph Raber
Ivo Agner
Johannes Kolb
René Daikeler
Holger Witt
Karl-Ludwig Kimmig
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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
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    • 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
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections

Definitions

  • the present invention relates to an axial flux machine, comprising a stator with a first disk-shaped stator body and a disk-shaped rotor which can be rotated relative to the first stator body, is axially spaced apart to form a first air gap and is arranged coaxially, the first stator body having a plurality of rotors in the axial direction from a first Stator yoke has first stator teeth extending out, which are each surrounded at least in sections by at least one first stator coil,
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the usual driving comfort.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor which is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit has a very compact design and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated drive trains.
  • An axial flux machine refers to a dynamoelectric machine in which the magnetic flux between the rotor and stator is parallel to the axis of rotation of the rotor runs. Both the stator and the rotor are often largely disk-shaped. Axial flow machines are particularly advantageous when the axially available installation space is limited in a given application. This is often the case, for example, in the electric drive systems for electric vehicles described at the beginning.
  • another advantage of the axial flux machine is its comparatively high torque density. The reason for this is the larger air gap area available in a given installation space compared to radial flow machines. Furthermore, a smaller iron volume is required compared to conventional machines, which has a positive effect on the efficiency of the machine.
  • Another goal of an optimal design of the axial flux machine is to maximize the efficiency in the driving cycle.
  • the efficiencies in the partial load range play an important role because the drive is operated frequently and for long periods in typical driving cycles.
  • the axial flux machine must also achieve good performance in certain other load situations (e.g. highway driving, acceleration, mountain driving), a high torque density and a high power density. This usually leads to a conflict of objectives in the design of the axial flux machine.
  • the weakening of the magnetic flux in the axial flux machine with no or only a small proportion in the d-current can be achieved via increased magnetic resistance in the iron circuit. This can be achieved by additionally introducing an air gap, whereby a field change can be generated by varying it.
  • field weakening in an electrical machine is achieved by adjusting the rotor position with respect to the stator.
  • US5245238 A describes a field weakening that is achieved in an axial flux machine in an I arrangement by dividing the rotor and rotating the rotor disks against each other.
  • field weakening is achieved in an axial flux machine by twisting the return yoke of the stator, including part of the stator teeth, with the winding relative to the stator teeth.
  • Increasing the cycle efficiency by reducing iron losses without a significant increase in copper losses while maintaining a high torque and power density can be achieved by introducing and changing an air gap.
  • this can be achieved by adjusting the rotors.
  • the air gap that already exists between the stator and rotor is changed and a flux change can thus be achieved.
  • one or both stators would have to be adjusted.
  • adjusting an entire stator poses particular difficulties due to the connections of the stator.
  • the electrical connections and the cooling connections can only be designed flexibly to a limited extent.
  • sliding contacts for example, lead to increased wear and losses and are usually not possible for high performance as required in the area of traction drives.
  • an axial flux machine comprising a stator with a first disc-shaped stator body and a disc-shaped rotor which is rotatable relative to the first stator body, axially spaced to form a first air gap and arranged coaxially, the first stator body having a plurality of one in the axial direction first stator yoke has first stator teeth extending out, which are each surrounded at least in sections by at least one first stator coil, the first stator body being designed in two parts in such a way that at least a section of the first stator yoke can be moved to form a first field weakening gap and assumes a first operating position, in which a field weakening of the axial flux machine is effected and the at least one section of the first stator yoke can be displaced by reducing or closing the first field weakening gap and assumes a second operating position in which a field strengthening of the axial flux machine is effected
  • stator is separated into a fixed and a movable part.
  • stator windings and the stator teeth with their electrical connections it is particularly preferred for the stator windings and the stator teeth with their electrical connections to remain in the fixed part and the stator yoke is provided as a movable part. Since there are no connections left in the stator yoke, it can be moved without any problems.
  • the movable stator yoke allows an additional air gap to be introduced between the stator teeth and the stator yoke. This The air gap leads to additional magnetic resistance in the iron circuit and thus to an overall reduction in the magnetic flux and a reduction in iron losses.
  • stator yoke In principle, it is possible to move a section of the stator yoke or the entire stator yoke to form a field weakening gap.
  • the movement of a section of the stator yoke can preferably take place in the axial and/or radial direction.
  • a circular segment-like section of the stator yoke it would also be possible for a circular segment-like section of the stator yoke to be radially displaceable, thereby forming a corresponding field weakening gap.
  • a field weakening gap it is therefore fundamentally possible for a field weakening gap to have, in addition to a ring-like or conical design, also a spatial shape that deviates from this.
  • an axial flux machine in an I or H arrangement.
  • the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators.
  • two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator.
  • the axial flow machine according to the invention is preferably configured in an I arrangement.
  • a plurality of rotor-stator configurations it is also possible for a plurality of rotor-stator configurations to be arranged axially next to one another as I-type and/or H-type.
  • I-type rotor-stator configurations it would also be possible to arrange several I-type rotor-stator configurations next to each other in the axial direction.
  • the rotor-stator configuration of the H-type and/or the I-type are each designed to be essentially identical, so that they can be put together in a modular manner to form an overall configuration.
  • Such rotor-stator configurations can in particular be arranged coaxially with one another and connected to a common rotor shaft or to several rotor shafts.
  • the stator of the electrical axial flux machine preferably has a stator body with a plurality of stator windings arranged in the circumferential direction.
  • the stator body can be designed in one piece or segmented in the circumferential direction.
  • the stator body can be formed from a stator laminated core with several laminated electrical steel layers.
  • stator body can also be formed from a pressed soft magnetic material, such as the so-called SMC material (Soft Magnetic Compound).
  • SMC material Soft Magnetic Compound
  • the rotor of an electric axial flux machine can be designed, at least in part, as a laminated rotor.
  • a laminated rotor is designed to be layered in the radial direction.
  • the rotor of an axial flux machine can alternatively also have a rotor carrier, which is correspondingly equipped with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets.
  • the rotor preferably has no other magnetically conductive materials.
  • the permanent magnets can also be accommodated in a rotor formed entirely or partially from a plastic.
  • a rotatably mounted shaft of an electrical machine is referred to as a rotor shaft, to which the rotor or rotor body is coupled in a rotationally fixed manner.
  • the electric axial flux machine can also have a control device.
  • a control device as can be used in the present invention, is used in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the electrical axial flux machine.
  • a control device has in particular a wired or wireless signal input for receiving, in particular, electrical signals, such as sensor signals. Furthermore, a control device also preferably has a wired or wireless signal output for transmitting, in particular, electrical signals. Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control device. It is particularly preferred that the control device comprises hardware that is designed to execute software. The control device preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
  • the control device can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control device can be stored and read out again. Furthermore, the control device can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
  • a control device can comprise a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle.
  • Control devices are also referred to as Electronic Control Unit (ECU) or Electronic Control Module (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out arithmetic operations to process data, particularly preferably using software.
  • the control devices can preferably be networked with one another, so that wired and/or wireless data exchange between control devices is possible.
  • control device has at least one processor and at least one memory, which in particular contains a computer program code, the memory and the computer program code being configured with the processor to cause the control device to execute the computer program code.
  • the control unit can particularly preferably include power electronics for energizing the stator or rotor.
  • Power electronics is preferably a combination of various components that control or regulate a current to the electrical machine, preferably including those required for this purpose peripheral components such as cooling elements or power supplies.
  • the power electronics or one or more power electronics components contain which are set up to control or regulate a current.
  • This is particularly preferably one or more power switches, for example power transistors.
  • the power electronics has more than two, particularly preferably three, phases or current paths that are separate from one another, each with at least one separate power electronics component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power per phase with a peak power, preferably continuous power, of at least 1,000 W, preferably at least 10,000 W, particularly preferably at least 100,000 W.
  • the electric axial flux machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has a power greater than 50 kW, preferably greater than 100 kW and in particular greater than 250 kW. It is further preferred that the electric machine provides operating speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm. Most preferably, the electric machine has operating speeds between 5,000-15,000 rpm, most preferably between 7,500-13,000 rpm.
  • the electric axial flux machine can preferably also be installed in an electrically operable axle drive train.
  • An electric axle drive train of a motor vehicle includes an electric axial flux machine and a transmission, the electric axial flux machine and the transmission forming a structural unit.
  • the electric axial flux machine and the transmission are arranged in a common drive train housing.
  • the electric axial flux machine it would of course also be possible for the electric axial flux machine to have a motor housing and the gearbox to have a gearbox housing, with the structural unit then having a fixation of the Transmission can be achieved compared to the electric axial flux machine.
  • This structural unit is sometimes also referred to as an e-axle.
  • the electric axial flux machine can particularly preferably also be intended for use in a hybrid module.
  • a hybrid module components and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated into a drive train of a motor vehicle in a particularly simple manner.
  • an axial flow machine and a clutch system in particular with a separating clutch for coupling the axial flow machine into and/or disengaging the axial flow machine from the drive train, can be present in a hybrid module.
  • At least a section of the first stator yoke is displaceable in the axial direction pointing away from the rotor to form a first field weakening gap and assumes a first operating position in which a field weakening of the axial flux machine is effected and the at least one Section of the first stator yoke can be moved in the axial direction pointing towards the rotor by reducing or closing the first field weakening gap and assumes a second operating position in which a field strengthening of the axial flux machine is effected.
  • the advantage of this configuration is that an axial offset that is particularly easy to actuate can be achieved.
  • the stator of the axial flux machine has a second disc-shaped stator body, which is axially spaced to form a second air gap and is arranged coaxially to the disc-shaped rotor, so that the axial flux machine is designed in an I configuration, wherein the second stator body has a plurality of second stator teeth extending in the axial direction from a second stator yoke , which are each surrounded at least in sections by at least one second stator coil.
  • the second stator body is designed in two parts in such a way that at least a section of the second stator yoke can be moved to form a second field weakening gap and assumes a first operating position in which a field weakening of the Axial flux machine is effected and the at least one section of the second stator yoke can be displaced by reducing or closing the second field weakening gap and assumes a second operating position in which a field strengthening of the axial flux machine is effected.
  • the advantageous effect of this configuration is that the field weakening of such an axial flux machine can be adjusted even better.
  • the second stator body is designed in two parts in such a way that at least a section of the second stator yoke can be displaced in the axial direction pointing away from the rotor to form a second field weakening gap and a first operating position occupies, in which a field weakening of the axial flux machine is effected and the at least one section of the second stator yoke can be moved in the axial direction pointing towards the rotor while reducing or closing the second field weakening gap and assumes a second operating position in which a field strengthening of the axial flux machine is effected.
  • This can also provide a simple actuation of the stator yoke.
  • the invention can also be further developed in such a way that the first two-part stator body comprises an axially non-displaceable part and/or the second stator body comprises an axially non-displaceable part, whereby In particular in the non-displaceable part, simple connections can be formed, which do not have to take any offset into account, whereby the corresponding connections can be designed comparatively simply and cost-effectively.
  • a hydraulic cooling system in particular can be arranged in the non-displaceable part of a stator body.
  • the first stator body has a first cooling system through which a cooling fluid can flow, the first cooling system being formed in the axially non-displaceable part of the first two-part stator body and/or the second stator body has a second cooling system through which a cooling fluid flows, the second cooling system being formed in the axially non-displaceable part of the second two-part stator body.
  • electrical connections for example for the stator coils, in the non-displaceable part of the stator body.
  • non-displaceable also includes small axial displacements, which result, for example, from tolerances, of the corresponding stator body.
  • the at least one section of the first stator yoke and the at least one section of the second stator yoke are axially displaceable independently of one another, which makes the control of the field weakening more flexible.
  • the first stator yoke is axially displaceable with a section of the first stator teeth and/or the second stator yoke is axially displaceable with a section of the second stator teeth.
  • the invention can also be advantageously designed in such a way that the first stator yoke is axially displaceable with the first stator teeth and/or the second stator yoke is axially displaceable with the second stator teeth.
  • the axial flux machine has a stator with a first disc-shaped stator body and a disc-shaped rotor which is rotatable relative to the first stator body, axially spaced to form a first air gap and arranged coaxially, the first stator body having a plurality of itself in the axial direction has first stator teeth extending out of a first stator yoke, which are each surrounded at least in sections by at least one first stator coil, the first stator body being designed in two parts in such a way that the first stator yoke is axially displaceable relative to the first stator teeth to form a first field weakening gap and in a first operating position can be moved against the force of a spring element, in which a field weakening of the axial flux machine is caused.
  • stator is separated into a fixed and a movable part.
  • stator windings and the stator teeth with their electrical connections it is particularly preferred for the stator windings and the stator teeth with their electrical connections to remain in the fixed part and the stator yoke is provided as a movable part. Since there are no connections left in the stator yoke, it can be moved without any problems.
  • the movable stator yoke allows an additional air gap to be introduced between the stator teeth and the stator yoke. This air gap leads to additional magnetic resistance in the iron circuit and thus to an overall reduction in the magnetic flux and a reduction in iron losses.
  • a spring element is coupled to the stator yoke.
  • the spring element can be designed as a tension spring or compression spring. It is preferred to design the spring element in the form of a tension spring as a return spring of the stator yoke.
  • the stator yoke can have a comparatively simple effect Form pistons and promote a particularly compact structure.
  • the air gap adjustment can preferably be actuated by a hydraulic or pneumatic pressure system.
  • the hydraulic or pneumatic pressure system is configured in such a way that the air gap adjustment of the axial flow machine can be actively switched at a pressure of 1.5-2.5 bar, i.e. can be converted from a large air gap to a small air gap.
  • the axially displaceable piston of the hydraulic or pneumatic pressure system is particularly preferably formed by the stator yoke and the pressure chamber by the stator receptacle.
  • stator yoke In principle, it is possible to move part of the stator yoke or the entire stator yoke to form a field weakening gap.
  • the movement of a part of the stator yoke can preferably take place in the axial direction.
  • a field weakening gap it is therefore fundamentally possible for a field weakening gap to have, in addition to a ring-like or conical design, also a spatial shape that deviates from this.
  • the first annular stator yoke is guided in an axially displaceable manner in a corresponding annular guide groove of a stator receptacle.
  • the spring element is supported on the one hand against the guide groove and on the other hand against the stator yoke, which also promotes a compact design.
  • the spring element is designed as a plate spring.
  • the spring element designed as a plate spring supported on the one hand on a radially outer lateral surface of the annular guide groove and on the other hand on a radially outer lateral surface of the annular stator yoke.
  • the invention can also be further developed in such a way that the spring element is formed from an annular base body, from which ring segment-like tabs with a free end extend out of the base body in the axial direction, the base body resting on the one hand on the base in the annular guide groove and on the other hand, the tabs rest on the stator yoke or the base body on the one hand rests on the stator yoke and on the other hand the tabs rest on the base in the annular guide groove.
  • the spring element is formed from a plurality of annular base bodies, from which ring segment-like tabs, each with a free end, extend out of the base bodies in the axial direction. This makes it possible to provide a higher spring force while still having very compact dimensions.
  • the plurality of annular base bodies with their respective ring segment-like tabs are formed from a substantially identical sheet metal cut, which is preferable in terms of production and costs. It is particularly preferred that the annular base bodies with their ring segment-like tabs are arranged slightly offset in the circumferential direction in order to further improve the spring effect.
  • the tabs are penetrated at their free ends in the axial direction by a fastening means coupled to the stator yoke. This ensures that the layered tabs do not interfere with each other during the spring movement in the axial direction.
  • the invention can also be advantageously designed in such a way that the fastening means are designed as screws, whereby a secure and releasable connection can be provided between the spring element and the stator yoke.
  • the axial flux machine has a stator with a first disk-shaped stator body and a disk-shaped rotor which is rotatable relative to the first stator body, axially spaced and coaxially arranged to form a first air gap, the first stator body having a plurality of first stator teeth extending in the axial direction from a first stator yoke, which are each surrounded at least in sections by at least one first stator coil, the first stator body being designed in two parts in such a way that the first stator yoke forms a first field weakening gap relative to the first stator teeth is axially displaceable and can be moved into a first operating position in which a field weakening of the axial flux machine is effected, the first annular stator yoke being guided in an axially displaceable manner in a corresponding annular guide groove of a stator receptacle
  • stator is separated into a fixed and a movable part.
  • stator windings and the stator teeth with their electrical connections it is particularly preferred for the stator windings and the stator teeth with their electrical connections to remain in the fixed part and the stator yoke is provided as a movable part. Since there are no connections left in the stator yoke, it can be moved without any problems.
  • the movable stator yoke allows an additional air gap to be introduced between the stator teeth and the stator yoke. This air gap leads to additional magnetic resistance in the iron circuit and thus to an overall reduction in the magnetic flux and a reduction in iron losses.
  • stator yoke In principle, it is possible to move part of the stator yoke or the entire stator yoke to form a field weakening gap.
  • the movement of a part of the stator yoke can preferably take place in the axial and/or radial direction.
  • a circular segment-like part of the stator yoke it would also be possible for a circular segment-like part of the stator yoke to be radially displaceable, thereby forming a corresponding field weakening gap.
  • a field weakening gap it is therefore fundamentally possible for a field weakening gap to have, in addition to a ring-like or conical design, also a spatial shape that deviates from this.
  • stator teeth are fixed relative to the stator receptacle.
  • the advantage of this configuration is that it can be used to provide a prefabricated stator body.
  • stator teeth are arranged on the one hand on a radially inner, annular tooth receptacle and on the other hand on a radially outer, annular tooth receptacle, with the radially inner tooth receptacle and/or the radially outer tooth receptacle on the Stator holder is/is fixed.
  • stator teeth can be provided as a mountable module.
  • the radially inner tooth receptacle and/or the radially outer tooth receptacle has pins which extend in the axial direction out of the radially inner tooth receptacle and/or the radially outer tooth receptacle and which form-fit in Openings formed in the stator holder engage.
  • the advantageous effect of this configuration is that a predefined positioning of the tooth receptacles relative to the stator receptacle can be achieved.
  • the radially inner tooth receptacle is arranged in a radially inner groove of the stator receptacle and/or the radially outer tooth receptacle is arranged in a radially outer groove of the stator receptacle.
  • the invention can also be further developed in such a way that the first stator teeth are shaped like a ring segment and have a radially inner end face and a radially outer end face and are formed from a plurality of packaged sheets, each extending in an axial plane, with one of the sheets as a first fastening means protrudes axially from the stator tooth in the area of the inner end face and another of the sheets protrudes axially from the stator tooth as a second fastening means in the area of the outer end face, the first fastening means being on the radially inner tooth receptacle and the second fastening means on the radially outer one Tooth holder is fixed.
  • the advantage of this configuration is that an integrated mechanical connection of a stator tooth to the tooth receptacles is achieved.
  • first fastening means has a first form-fitting means and/or the second fastening means has a second form-fitting means, which in each case have a form-fitting fixation with corresponding form-fitting means on the radially inner tooth receptacle and/or radially outer tooth receptacle Stator teeth compared to the radially inner tooth receptacle and/or radially outer tooth receptacle.
  • the sheets allow a bend radially outwards or inwards and can therefore be pushed with their form-fitting means designed as windows, for example via corresponding form-fitting means arranged in the grooves, such as pins.
  • the grooves in the housing enable it to be joined axially, but also prevent the sheets from bending radially again in order to break the positive connection to the radially inner or outer tooth receptacle.
  • the assembly consisting of the stator teeth and the two annular tooth receptacles, can be attached to the stator receptacle, for example by screws.
  • the first stator teeth are each penetrated by a beam in the radial direction, with insulation preferably being provided between the beam and the corresponding stator tooth.
  • the transmission of the force of a stator tooth into the fastening means can be improved.
  • the beam should be surrounded by a layer of insulation.
  • the beam is formed from a plurality of stacked sheets, which runs perpendicular to the stacked sheets of the corresponding stator tooth. This can ensure that stray fluxes and thus losses can be reduced.
  • the invention can also be advantageously designed in such a way that the radially inner, annular tooth receptacle has a circumferentially closed or open annular shape and/or the radially outer, annular tooth receptacle has a circumferentially closed or opened annular shape. It is also conceivable to form the ring shape from several ring segment-shaped tooth receptacles, which are arranged next to one another in the circumferential direction.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an axial flux machine with a stator body and a rotor in two different operating positions in a schematic development
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an axial flux machine with two stator bodies and a rotor in a first operating position in a schematic development
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an axial flux machine with two stator bodies and a rotor in a second operating position in a schematic development
  • FIG. 4 shows a second embodiment of an axial flux machine with two stator bodies and a rotor in a third operating position in a schematic development
  • FIG. 5 shows a third embodiment of an axial flux machine with two stator bodies and a rotor in a first operating position in a schematic development
  • Figure 6 shows a fourth embodiment of an axial flux machine with two stator bodies and a rotor in a first operating position in a schematic development.
  • Figure 7 shows an axial flow machine in I configuration in an axial sectional view
  • FIG. 8 shows an axial flux machine in I configuration with axially displaceable stator yokes in two different operating positions, each in a schematic axial sectional representation
  • 9 shows a stator holder with a first spring element in two different operating states, each in an axial sectional view
  • FIG. 10 shows a stator holder with a second spring element in two different operating states, each in an axial sectional view
  • Figure 11 shows a spring element in a perspective, isolated view.
  • FIG. 12 shows a stator receptacle and tooth receptacles equipped with stator teeth in an axially sectioned, perspective exploded view
  • FIG. 13 shows a stator receptacle and tooth receptacles equipped with stator teeth in an assembled assembly state in an axially sectioned perspective view
  • Figure 14 shows a stator tooth in a perspective and an axial section view.
  • FIG. 1 shows an axial flux machine 1, comprising a stator 2 with a first disk-shaped stator body 3 and a disk-shaped rotor 5 that is rotatable relative to the first stator body 3, axially spaced to form a first air gap 4 and arranged coaxially.
  • the first stator body 3 has a plurality of first stator teeth 7 extending in the axial direction from a first stator yoke 6, each of which is surrounded at least in sections by at least one first stator coil 8.
  • the first stator body 3 is designed in two parts in such a way that at least one
  • Section 50 of the first stator yoke 6 can be moved to form a first field weakening gap 21 and a first operating position 9 occupies, in which a field weakening of the axial flux machine 1 is caused, which can be seen in the right illustration of Figure 1.
  • the first field weakening gap 21 is designed like a circular disk.
  • the entire annular disk-like first stator yoke 6 forms the section 50 which is axially displaceable by the stator teeth 7.
  • FIG. 1 The left illustration of Figure 1 shows that the stator yoke 6 can be displaced by reducing or closing the first field weakening gap 21 and then assumes a second operating position 10 in which the field of the axial flux machine 1 is strengthened.
  • the first stator yoke 6 can be displaced in an axial direction pointing away from the rotor 5 to form a first field weakening gap 21. This then assumes the first operating position 9, in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected (see right-hand illustration in FIG. 1).
  • the field strengthening of the axial flux machine 1 then takes place in a kinematically analogous manner by moving the first stator yoke 6 in the axial direction pointing towards the rotor 5 while reducing or closing the first field weakening gap 21 and thus assumes a second operating position 10 in which the field strengthening of the axial flux machine 1 is effected.
  • FIGS. 2-5 show embodiments of an axial flux machine 1, the stator 2 of which each has a second disk-shaped stator body 11, which is axially spaced to form a second air gap 12 and is arranged coaxially with the disk-shaped rotor 5, so that the axial flux machine 1 in I- Configuration is carried out, wherein the second stator body 11 has a plurality of second stator teeth 14 extending in the axial direction from a second stator yoke 13, each of which is surrounded at least in sections by at least one second stator coil 15.
  • the second stator body 11 is designed in two parts in such a way that at least one section 51 of the second stator yoke 13 can be moved to form a second field weakening gap 16 and assumes a first operating position 17 in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected.
  • This operating state is shown in Figure 3.
  • the entire annular disk-like second stator yoke 13 forms the section 51 which is axially displaceable by the stator teeth 14.
  • the second stator yoke 13 can be moved by reducing or closing the second field weakening gap 16 and thus assume a second operating position 18 in which the field of the axial flux machine 1 is strengthened, which can be seen in FIG.
  • FIGS. 2-5 further show that the second stator body 11 is designed in two parts in such a way that at least one section 51 of the second stator yoke 13 can be displaced in the axial direction pointing away from the rotor 5 to form a second field weakening gap 16 and occupies a first operating position 17, in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected.
  • the at least one section 51 of the second stator yoke 13 can be displaced in the axial direction pointing towards the rotor 5 while reducing or closing the second field weakening gap 16. This can thus assume a second operating position 18, in which a field strengthening of the axial flux machine 1 is effected.
  • the first two-part stator body 3 comprises an axially non-displaceable part 19 and the second stator body 11 comprises an axially non-displaceable part 20.
  • the first stator body 3 has a first cooling system through which a cooling fluid can flow, the first cooling system being in the axially non-displaceable part 19 of the first two-part stator body 3 is formed.
  • the second stator body 11 can also be a second through which a cooling fluid can flow Have cooling system, wherein the second cooling system is formed in the axially non-displaceable part 20 of the second two-part stator body 11
  • FIG. 5 shows an embodiment of the axial flux machine, in which the first stator yoke 6 can be axially displaceable with a section of the first stator teeth 7.
  • FIG. 1 shows the structurally simplest structure of an axial flux machine 1 with a stator 2 and a rotor 5 as a developed schematic diagram.
  • the stator windings or the stator coils 8 lie in the slots in the stator 2.
  • the stator 2 consists of stator teeth 7 and a stator yoke 6. If necessary, there is a seal for a coolant circuit to the rotor 5, but this is not shown in the figure.
  • the rotor 5 consists of permanent magnets and a rotor yoke.
  • the stator yoke 6 and the stator teeth 7 including the stator coils 8 are separated from each other. The stator teeth 7 and the stator coils 8 can therefore also be further sealed towards the stator yoke 6.
  • stator yoke 6 is located directly on the stator teeth 7, as shown in FIG. If the stator yoke 6 is adjusted as shown in the right-hand illustration of Figure 1, the field-weakened position results. In addition to the air gap 4 between the stator 2 and rotor 5, a further air gap 21 is created between the stator teeth 7 and the stator yoke 6. This increases the magnetic resistance in the iron circuit between the stator teeth 7 and the yoke (yoke) and the total flux in the axial flux machine 1 decreases. The decrease in flow reduces iron losses, especially in the partial load range.
  • FIGs 2-5 an axial flow machine 1 in an I arrangement is also shown as a developed schematic sketch.
  • the rotor 5 can be constructed without a rotor yoke.
  • Figures 2-5 show the division of both stator bodies 3, 11 into a movable stator yoke 6 and into fixed stator teeth 7 with their stator coils 8.
  • the field-strengthened state is present, if both stator yokes 6,13 connect to the stator teeth 7,14, as shown for example in Figure 2.
  • the field-weakened state is, as can be seen in Figure 3, with the Formation of two field weakening gaps 16.21 between the respective stator yoke 6.13 and the respective stator teeth 7.14 is achieved.
  • stator body 3.11 is divided into a fixed and an axially displaceable part and the other stator body 3.11 remains as a “fixed” element.
  • the one movable part of the corresponding stator body 3.11 must, in a first approximation, be moved twice as far as the variant with the two movable stator yokes 6.13.
  • stator bodies 3,11 into a movable and a fixed part can be carried out directly at the transition from the stator yoke 6,13 to the stator teeth 7,14, as shown in Figures 2-4, or only part of the Stator yoke 6.13 is designed to be movable or part of the stator teeth 7.14 is still connected to the corresponding stator yoke 6.13, which moves.
  • the movable stator yokes 6,13 must be adjusted using a suitable actuator.
  • a suitable actuator This can come in various forms, e.g. B. be designed electrically, hydraulically, mechanically or in a combined manner. In all variants, the adjustment takes place primarily in the axial and/or radial direction with respect to the axis of rotation of the rotor 5. In principle, a combination of this axial and/or radial displacement with a simultaneous rotation would also be conceivable if this would allow a better solution for an actuator to be achieved .
  • the actuator is typically controlled by a higher-level control or regulation system in such a way that, depending on the current operating point (torque and speed), at least one of the field weakening gaps 16, 21 is set to an optimal length with respect to the total power loss of the axial flux machine 1, or that at least switching between two positions.
  • this loss-optimal mode of operation for setting the field weakening gap 16,21 there would also be one Setting depending on the condition of the axial flux machine 1 e.g. B. conceivable in the event of an error.
  • Figure 6 showed an embodiment in which the section 50 of the stator yoke 6 is designed to be axially displaceable with a section 52 of the stator teeth 7, in the form of an axially displaceable cylinder within the stator body 3.
  • FIG. 7 shows an axial flux machine 1, comprising a stator 2 with a first disk-shaped stator body 3 and a disk-shaped rotor 5 that is rotatable relative to the first stator body 3, axially spaced to form a first air gap 4 and arranged coaxially.
  • the first stator body 3 has a plurality of first stator teeth 7 extending in the axial direction from a first stator yoke 6, each of which is surrounded at least in sections by at least one first stator coil 8.
  • the first stator body 3 is designed in two parts in such a way that the stator yoke 6 can be moved to form a first field weakening gap 21 and occupies a first operating position 9 in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected, which can be seen in the lower figure of Figure 8 is.
  • the first field weakening gap 21 is designed like a circular disk.
  • the upper illustration of Figure 8 shows that the stator yoke 6 can be displaced by reducing or closing the first field weakening gap 21 and then assumes a second operating position 10 in which the field of the axial flux machine 1 is strengthened.
  • the first stator body 3 is therefore designed in two parts in such a way that the first stator yoke 6 is axially displaceable relative to the first stator teeth 7 to form a first field weakening gap 21 and can be moved into a first operating position 9 in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected .
  • the first annular stator yoke 6 is guided in an axially displaceable manner in a corresponding annular guide groove 22 of a stator receptacle 23, while the stator teeth 7 are fixed relative to the stator receptacle 23.
  • FIGS. 7-8 show embodiments of an axial flux machine 1, the stator 2 of which each has a second disk-shaped stator body 11, which is axially spaced to form a second air gap 12 and is arranged coaxially with the disk-shaped rotor 5, so that the axial flux machine 1 in I- Configuration is carried out, wherein the second stator body 11 has a plurality of second stator teeth 14 extending in the axial direction from a second stator yoke 13, each of which is surrounded at least in sections by at least one second stator coil 15.
  • the second stator body 11 is designed in two parts in such a way that the second stator yoke 13 is axially displaceable to form a second field weakening gap 16 and assumes a first operating position in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected. This operating state is shown in the lower figure of Figure 8.
  • the second stator yoke 13 can be axially offset by reducing or closing the second field weakening gap 16 and thus assume a second operating position in which the field of the axial flux machine 1 is strengthened, which can be seen in the upper figure of FIG.
  • the rotor 5 consists of permanent magnets and a rotor yoke. However, the rotor 5 can also be constructed without a rotor yoke.
  • the stator yoke 6 and the stator teeth 7 including the stator coils 8 are separated from each other. The stator teeth 7 and the stator coils 8 can therefore also be further sealed towards the stator yoke 6. If the stator yoke 6 is located directly on the stator teeth 7, as shown in the upper illustration of Figure 8, the field-strengthened position is assumed, whereby the maximum torque and the maximum power can be achieved.
  • stator yoke 6 If the stator yoke 6 is adjusted as shown in the lower figure of Figure 2, the field-weakened position results. In addition to the air gap 4 between the stator 2 and rotor 5, a further field weakening gap 21 is created between the stator teeth 7 and the stator yoke 6. This increases the magnetic resistance in the iron circuit between the stator teeth 7 and the yoke (yoke). Total flow in the axial flow machine 1 decreases. The decrease in flow reduces iron losses, especially in the partial load range.
  • Figure 8 shows particularly well the division of both stator bodies 3,11 into a movable stator yoke 6 and into fixed stator teeth 7 with their stator coils 8.
  • the field-strengthened state occurs when both stator yokes 6,13 connect to the stator teeth 7,14, as it is shown, for example, in the upper figure of Figure 8.
  • the field-weakened state is achieved, as can be seen in the lower figure in FIG. 8, with the formation of two field-weakening gaps 16, 21 between the respective stator yoke 6, 13 and the respective stator teeth 7, 14.
  • stator body 3,11 has to be made movable and the fields in the air gaps 4,12 between the stator bodies 3,11 and the rotor 5 should remain approximately similar in these two air gaps 4,12.
  • the one movable part of the corresponding stator body 3.11 must, in a first approximation, be moved twice as far as the variant with the two movable stator yokes 6.13.
  • stator bodies 3.11 The division of one of the stator bodies 3.11 into a movable and a fixed part is carried out directly at the transition from the stator yoke 6.13 to the stator teeth 7.14
  • the first stator yoke 6 can be axially displaced relative to the first stator teeth 7 to form a first field weakening gap 21 and can be moved into a first operating position 9 against the force of a spring element 41, in which a field weakening of the axial flux machine 1 is effected .
  • the design and effect of the spring element 41 is explained in more detail below using two exemplary embodiments.
  • Figure 9 shows that the first annular stator yoke 6 is guided in an axially displaceable manner in a corresponding annular guide groove 22 of a stator receptacle 23 and the spring element 41 is on the one hand against the Guide groove 22 and on the other hand supported against the stator yoke 6.
  • the spring element 41 is designed as a plate spring.
  • 9 further shows that the spring element 41 designed as a plate spring is supported on the one hand on a radially outer lateral surface 42 of the annular guide groove 22 and on the other hand on a radially outer lateral surface 43 of the annular stator yoke 6.
  • the upper illustration of Figure 3 shows the spring element 41 in a field-weakened operating state of the stator 2 and the lower illustration of Figure 9 shows the spring element 41 in a field-strengthened operating position.
  • the spring element 41 is formed from an annular base body 44, from which ring segment-like tabs 45 with a free end 48 extend in the axial direction out of the base body 44, the base body 44 being on the one hand on the base 47 rests in the annular guide groove 22 and on the other hand the tabs 45 rest against the stator yoke 6.
  • the spring element 41 shown in Figures 10-11 consists of a plurality of annular base bodies 44, from which ring segment-like tabs 45, each with a free end 48, extend in the axial direction out of the base bodies 44.
  • the spring elements 41 are therefore stacked or packaged in layers.
  • the plurality of annular base bodies 44 with their respective ring segment-like tabs 45 are formed from a substantially identical sheet metal cut.
  • the tabs 45 are penetrated at their free ends 48 in the axial direction by a fastening means 49 coupled to the stator yoke 6, which is designed as a screw.
  • the spring element 41 can also be designed in particular as a tension spring and tensile forces can be transmitted to the stator yoke 6.
  • the movable stator yokes 6,13 must be adjusted using a suitable actuator.
  • a suitable actuator can come in various forms, e.g. B. be designed electrically, hydraulically, mechanically or in a combined manner.
  • the adjustment takes place in all variants in the axial direction with respect to the axis of rotation of the rotor 5. In principle, a combination of this axial displacement with a simultaneous rotation would also be conceivable if this would allow a better solution for an actuator to be achieved.
  • the actuator is typically controlled by a higher-level control or regulation system in such a way that, depending on the current operating point (torque and speed), at least one of the field weakening gaps 16, 21 is set to an optimal length with respect to the total power loss of the axial flux machine 1, or that at least switching between two positions.
  • a higher-level control or regulation system in such a way that, depending on the current operating point (torque and speed), at least one of the field weakening gaps 16, 21 is set to an optimal length with respect to the total power loss of the axial flux machine 1, or that at least switching between two positions.
  • this loss-optimal mode of operation for setting the field weakening gap 16, 21 an adjustment would also be possible depending on the state of the axial flux machine 1, for example. B. conceivable in the event of an error.
  • stator teeth 7 are arranged on the one hand on a radially inner, annular tooth receptacle 24 and on the other hand on a radially outer, annular tooth receptacle 25, the radially inner tooth receptacle 24 and the radially outer tooth receptacle 25 being fixed to the stator receptacle 23 are.
  • the radially inner tooth receptacle 24 and the radially outer tooth receptacle 25 have pins 26 which extend in the axial direction from the radially inner tooth receptacle 24 and the radially outer tooth receptacle 25 and which engage in a form-fitting manner in openings 27 formed in the stator receptacle 23.
  • the pins 26 can also be designed as screws.
  • the radially inner, annular tooth receptacle 24 and the radially outer, annular tooth receptacle 25 have a circumferentially closed ring shape.
  • the radially inner tooth receptacle 24 is arranged in a radially inner groove 28 of the stator receptacle 23 and the radially outer tooth receptacle 25 is arranged in a radially outer groove 29 of the stator receptacle 23.
  • the first stator teeth 7 are shaped like ring segments and are reminiscent of pieces of cake. They have a radially inner end face 30 and a radially outer end face 31 and are formed from a plurality of stacked sheets 33, each extending in an axial plane 32, which can be clearly seen from FIG.
  • One of the sheets 33 protrudes axially from the stator tooth 7 as a first fastening means 34 in the area of the inner end face 30 and another of the sheets 33 protrudes axially from the stator tooth 7 as a second fastening means 35 in the area of the outer end face 31.
  • the first fastening means 34 is then fixed in the assembled state to the radially inner tooth receptacle 24 and the second fastening means 35 to the radially outer tooth receptacle 25.
  • first fastening means 34 has a first positive locking means 36 and the second fastening means 35 has a second positive locking means 37, which each have a positive fixation with corresponding positive locking means on the radially inner tooth receptacle 24 and radially outer tooth receptacle 25 Stator teeth 7 relative to the radially inner tooth receptacle 24 and radially outer tooth receptacle 25 effect.
  • the 14 also shows that the first stator teeth 7 are each penetrated by a beam 39 in the radial direction, with insulation being provided between the beam 39 and the corresponding stator tooth 7.
  • the beam 39 is formed from a plurality of stacked sheets 40, which run perpendicular to the stacked sheets 33 of the corresponding stator tooth 7.
  • radial”, “axial”, “tangential” and “circumferential direction” used in this application always refer to the axis of rotation of the axial flux machine 1.
  • the terms “left”, “right”, “top”, “bottom”, “above” and “below” only serve to clarify which areas of the illustrations are currently being described in the text.
  • the later embodiment of the invention can also be arranged differently.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine (1), umfassend einen Stator (2) mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper (3) und einem relativ zum erste Statorkörper (3) drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts (4) beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor (5), wobei der erste Statorkörper (3) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch (6) herauserstreckender erster Statorzähne (7) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule (8) zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper (3) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist

Description

Axialflussmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine, umfassend einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind,
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen vorgesehenen elektrischen Maschinen und Getrieben besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen und der Getriebe wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe durchgesetzt.
Neben den sich ständig verbesserten Leistungsdichten ist ein weiteres Ziel einer optimalen Auslegung der Axialflussmaschine die Maximierung der Effizienz im Fahrzyklus. Hierbei spielen die Wirkungsgrade im Teillastbereich eine bedeutende Rolle, weil dort der Antrieb in typischen Fahrzyklen häufig und lang anhaltend betrieben wird. Gleichzeitig muss die Axialflussmaschine aber auch eine gute Performance in bestimmten anderen Lastsituationen (z.B. Autobahnfahrt, Beschleunigungen, Bergfahrten), eine große Drehmomentdichte und eine hohe Leistungsdichte erreichen. Dies führt in aller Regel zu einem Zielkonflikt in der Auslegung der Axialflussmaschine.
Diese Eigenschaften und gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad werden grundsätzlich am besten durch permanentmagneterregte Synchronmaschinen erzielt. Allerdings führt der Einsatz von Permanentmagneten dazu, dass der magnetische Fluss in der Maschine nur über die Einprägung von entsprechenden Strömen, z. B. durch einen feldschwächenden oder feldstärkenden d-Strom variiert werden kann. Neben der Drehmomenterzeugung ist die Höhe des magnetischen Flusses maßgeblich für die Eisenverluste verantwortlich. So kann zwar eine Verringerung von Eisenverlusten im Teillastbereich und insbesondere bei höheren Drehzahlen durch eine Feldschwächung mit Hilfe der Einprägung eines d-Stroms erreicht werden, dies führt allerdings gleichzeitig zu höheren Kupferverlusten aufgrund des zusätzlichen Stromanteils.
Die Schwächung des magnetischen Flusses in der Axialflussmaschine ohne oder nur mit geringem Anteil im d-Strom kann über erhöhte magnetische Widerstände im Eisenkreis erfolgen. Dies kann durch ein zusätzliches Einbringen eines Luftspalts erreicht werden, womit durch die Variation desselben eine Feldveränderung erzeugt werden kann.
In der US7342342 B wird beispielsweise die Feldschwächung bei einer elektrischen Maschine dadurch erreicht, dass die Rotorposition in Bezug auf den Stator verstellt wird. US5245238 A beschreibt eine Feldschwächung, die bei einer Axialflussmaschine in I-Anordnung über eine Teilung des Rotors erreicht wird und die Rotorscheiben gegeneinander verdreht werden. In der US7800277 BB wird eine Feldschwächung bei einer Axialflussmaschine erreicht, indem das Rückschlussjoch des Stators inkl. eines Teils der Statorzähne gegenüber den Statorzähnen mit der Wicklung verdreht wird.
Die Erhöhung des Zykluswirkungsgrads durch eine Verringerung der Eisenverluste ohne nennenswerte Erhöhung der Kupferverluste bei gleichzeitig hoher Drehmoment- und Leistungsdichte kann also durch das Einbringen und die Veränderung eines Luftspalts erreicht werden. Bei Axialflussmaschinen mit Doppelrotor und einem Stator (H-Anordnung) kann dies durch Verstellung der Rotoren erreicht werden. Der Luftspalt, der schon zwischen Stator und Rotor vorhanden ist, wird dabei verändert und es kann somit eine Flussänderung erreicht werden. Bei Axialflussmaschinen mit einem Doppelstator und einem Rotor (I- Anordnung) müssten hingegen ein Stator oder beide Statoren verstellt werden. Die Verstellung eines gesamten Stators birgt allerdings Schwierigkeiten insbesondere aufgrund der Anschlüsse des Stators. Die elektrischen Anschlüsse als auch die Anschlüsse der Kühlung lassen sich nur bedingt flexibel gestalten. Außerdem führen beispielweise Schleifkontakte zu einem erhöhten Verschleiß und zu Verlusten und sind meist auch nicht für große Leistungen wie im Bereich der Traktionsantriebe gefordert möglich.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Axialflussmaschine bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermeidet oder zumindest verringert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialflussmaschine, umfassend einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des ersten Statorjochs unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste.
Es ist grundsätzlich möglich, ein Abschnitt des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Abschnitts des Statorjochs bevorzugt in axialer und/oder radialer Richtung erfolgen. So wäre es beispielsweise auch möglich, dass ein kreissegmentartiges Abschnitt des Statorjochs radial versetzbar ist und hierdurch ein entsprechender Feldschwächungsspalt ausgebildet wird.
Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
Es kann, je nach Anwendungsgebiet, vorteilhaft sein, eine Axialflussmaschine in I- Anordnung oder H-Anordnung auszubilden. Bei einer I-Anordnung ist der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet. Bei einer H- Anordnung sind zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet. Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine ist bevorzugt in I- Anordnung konfiguriert.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator- Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, mehrere Rotor-Stator- Konfigurationen des I-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein. Der Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechlagen gebildet sein.
Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.
Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in radialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC- Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Rotor neben den Permanentmagneten keine weiteren magnetisch leitende Materialien auf. Insbesondere können die Permanentmagneten auch in einem ganz oder teilweise aus einem Kunststoff ausgeformten Rotor aufgenommen sein.
Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.
Die elektrische Axialflussmaschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Axialflussmaschine.
Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen. Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 1.000 W, bevorzugt mindestens 10.000 W besonders bevorzugt mindestens 100.000 Wzu steuern oder regeln.
Die elektrische Axialflussmaschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 100 kW und insbesondere größer als 250 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt. Höchst bevorzugt weist die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen zwischen 5.000-15.000 U/min, äußerst bevorzugt zwischen 7.500-13.000 U/min auf.
Die elektrische Axialflussmaschine kann bevorzugt auch in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Axialflussmaschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Axialflussmaschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Axialflussmaschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Die elektrische Axialflussmaschine kann besonders bevorzugt auch für eine Verwendung in einem Hybridmodul vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können eine Axialflussmaschine und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln der Axialflussmaschine in und/oder Auskuppeln der Axialflussmaschine aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt des ersten Statorjochs in von dem Rotor weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs in auf den Rotor hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass sich hierdurch ein besonders einfach zu aktuierender axialer Versatz realisieren lässt.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Stator der Axialflussmaschine einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch herauserstreckender zweiter Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des zweiten Statorjochs unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass die Feldschwächung einer derartigen Axialflussmaschine noch besser einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zweite Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des zweiten Statorjochs in von dem Rotor weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs in auf den Rotor hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Hierdurch kann ebenfalls eine einfache Aktuierung des Statorjochs bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der erste zweiteilige Statorkörper einen axial nicht versetzbaren Teil umfasst und/oder der zweite Statorkörper einen axial nicht versetzbaren Teil umfasst, wodurch insbesondere im nicht versetzbaren Teil, einfache Anschlüsse ausgebildet werden können, welche keinen Versatz berücksichtigen müssen, wodurch die entsprechenden Anschlüsse vergleichsweise einfach und kostengünstig ausgebildet werden können. So können beispielsweise insbesondere ein hydraulisches Kühlsystem in dem nicht versetzbaren Teil eines Statorkörpers angeordnet sein. Daher ist es in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der erste Statorkörper ein von einem Kühlfluid durchströmbares erstes Kühlsystem aufweist, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil des ersten zweiteiligen Statorkörpers ausgebildet ist und/oder der zweite Statorkörper ein von einem Kühlfluid durchström bares zweites Kühlsystem aufweist, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil des zweiten zweiteiligen Statorkörpers ausgebildet ist. Auch ist es vorteilhaft, elektrische Anschlüsse, beispielsweise für die Statorspulen, in dem nicht versetzbaren Teil des Statorkörpers anzuordnen. Es versteht sich, dass mit dem Begriff „nicht versetzbar“ auch kleine axiale Verschiebungen, welche sich beispielsweise aus Toleranzen ergeben, des entsprechenden Statorkörpers miterfasst sind.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs und der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs unabhängig voneinander axial versetzbar sind, was die Steuerung der Feldschwächung flexibler gestaltbar macht.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das erste Statorjoch mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch mit einem Abschnitt der zweiten Statorzähne axial versetzbar ist. Auch kann in diesem Zusammenhang die Erfindung in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das erste Statorjoch mit den ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch mit den zweiten Statorzähne axial versetzbar ist. Grundsätzlich wäre es auch möglich, einen Abschnitt des Statorjochs mit einem Abschnitt der Statorzähne axial versetzbar auszubilden, beispielsweise in Form eines axial versetzbaren Zylinders innerhalb eines Statorkörpers.
Ferner kann es zu bevorzugen sein, dass die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor aufweist, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts gegenüber dem ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition entgegen der Kraft eines Federelements überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste.
Erfindungsgemäß wird ein Federelement mit dem Statorjoch gekoppelt. Das Federlement kann als Zugfeder oder Druckfeder ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, das Federelement in Form einer Zugfeder als Rückzugsfeder des Statorjochs auszuführen. Das Statorjoch kann so einen vergleichsweise einfachen wirkenden Kolben ausbilden und einen besonders kompakten Aufbau begünstigen.
Bevorzugt kann die Luftspaltverstellung durch ein hydraulisches oder pneumatisches Drucksystem aktuierbar sein. Höchst bevorzugt ist das hydraulische oder pneumatische Drucksystem so konfiguriert, dass die Luftspaltverstellung der Axialflussmaschine bei einem Druck von 1 ,5-2,5 bar aktiv schaltbar ist, also von einem großem Luftspalt hin zu einem kleinem Luftspalt überführbar ist. Der axial versetzbare Kolben des hydraulischen oder pneumatischen Drucksystems wird dabei insbesondere bevorzugt von dem Statorjoch und der Druckraum von der Statoraufnahme gebildet.
Es ist grundsätzlich möglich, ein Teil des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Teils des Statorjochs bevorzugt in axialer Richtung erfolgen.
Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wobei das erste ringförmige Statorjoch in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut einer Statoraufnahme axial versetzbar geführt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch ein besonders kompakter Aufbau des Stators realisierbar ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das sich das Federelement einerseits gegen die Führungsnut und anderseits gegen das Statorjoch abstützt, was ebenfalls eine kompakte Bauform begünstigt.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass sich das als Tellerfeder ausgebildete Federelement einerseits an einer radial äußeren Mantelfläche der ringförmigen Führungsnut und anderseits an einer radial äußeren Mantelfläche des ringförmigen Statorjochs abstützt.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Federelement aus einem ringförmigen Grundkörper gebildet ist, aus dem sich ringsegmentartige Laschen mit einem freien Ende in axialer Richtung aus dem Grundkörper herauserstrecken, wobei der Grundkörper einerseits an dem Grund in der ringförmigen Führungsnut anliegt und anderseits die Laschen an dem Statorjoch anliegt oder wobei der Grundkörper einerseits an dem Statorjoch anliegt und anderseits die Laschen an dem Grund in der ringförmigen Führungsnut anliegt.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Federelement aus einer Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern aus denen sich jeweils ringsegmentartige Laschen mit jeweils einem freien Ende in axialer Richtung aus den Grundkörpern heraus erstrecken, gebildet ist. Hierdurch kann eine höhere Federkraft bei gleichzeitig noch sehr kompakten Baumaßen bereitgestellt werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern mit ihren jeweiligen ringsegmentartigen Laschen aus einem im Wesentlichen identischen Blechschnitt gebildet ist, was fertigungs- und kostentechnisch zu bevorzugen ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die ringförmigen Grundkörper mit ihren ringsegmentartigen Laschen in Umfangsrichtung leicht versetzt angeordnet sind, um die Federwirkung weiter zu verbessern.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Laschen an ihren freien Enden in axialer Richtung von einem mit dem Statorjoch gekoppelten Befestigungsmittel durchgriffen sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die geschichteten Laschen sich bei der Federbewegung in axialer Richtung nicht gegenseitig behindern. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Befestigungsmittel als Schrauben ausgebildet sind, wodurch sich eine sichere und lösbare Verbindung zwischen dem Federelement und dem Statorjoch bereitstellen lässt.
Es kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor besitzt, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts gegenüber dem ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist, wobei das erste ringförmige Statorjoch in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut einer Statoraufnahme axial versetzbar geführt ist
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste. Es ist grundsätzlich möglich, ein Teil des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Teils des Statorjochs bevorzugt in axialer und/oder radialer Richtung erfolgen. So wäre es beispielsweise auch möglich, dass ein kreissegmentartiges Teil des Statorjochs radial versetzbar ist und hierdurch ein entsprechender Feldschwächungsspalt ausgebildet wird.
Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Statorzähne gegenüber der Statoraufnahme fixiert sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hiermit ein vorkonfektionierbarer Statorkörper bereitgestellt werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Statorzähne einerseits an einer radial inneren, ringförmigen Zahnaufnahme und anderseits an einer radial äußeren, ringförmigen Zahnaufnahme angeordnet sind, wobei die radial innere Zahnaufnahme und/oder die radial äußere Zahnaufnahme an der Statoraufnahme fixiert sind/ist.
Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Statorzähne als ein montierbares Modul bereitgestellt werden können.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die radial innere Zahnaufnahme und/oder die radial äußere Zahnaufnahme sich in axialer Richtung aus der radial inneren Zahnaufnahme und/oder der radial äußeren Zahnaufnahme herauserstreckende Stifte aufweist, welche formschlüssig in in der Statoraufnahme ausgebildete Öffnungen eingreifen. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hierdurch eine vordefinierte Positionierung der Zahnaufnahmen relativ zur Statoraufnahme realisiert werden kann. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die radial innere Zahnaufnahme in einer radial inneren Nut der Statoraufnahme angeordnet ist und/oder die radial äußere Zahnaufnahme in einer radial äußeren Nut der Statoraufnahme angeordnet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Zentrierung der Statoraufnahme relativ zu den Statorzähnen ausbilden. Auch wird hierdurch eine axial kompakt bauende Ausführung eines Statorkörpers begünstigt.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die ersten Statorzähne ringsegmentartig ausgeformt sind und eine radial innere Stirnseite und eine radial äußere Stirnseite aufweisen sowie aus einer Mehrzahl an paketierten, sich jeweils in einer Axialebene erstreckenden Blechen gebildet sind, wobei eines der Bleche als ein erstes Befestigungsmittel im Bereich der inneren Stirnseite axial aus dem Statorzahn herausragt und ein weiteres der Bleche als ein zweites Befestigungsmittel im Bereich der äußeren Stirnseite axial aus dem Statorzahn herausragt, wobei das erste Befestigungsmittel an der radial inneren Zahnaufnahme und das zweite Befestigungsmittel an der radial äußeren Zahnaufnahme fixiert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch eine integrierte mechanische Anbindung eines Statorzahns an die Zahnaufnahmen realisiert ist.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das erste Befestigungsmittel ein erstes Formschlussmittel und/oder das zweite Befestigungsmittel ein zweites Formschlussmittel aufweist, welche jeweils mit korrespondierenden Formschlussmitteln an der radial inneren Zahnaufnahme und/oder radial äußeren Zahnaufnahme eine formschlüssige Fixierung der Statorzähne gegenüber der der radial inneren Zahnaufnahme und/oder radial äußeren Zahnaufnahme bewirken. Hierbei kann insbesondere auch ausgenutzt werden, dass die Bleche eine Biegung radial nach außen beziehungsweise innen zulassen und somit mit ihren als Fenster ausgebildeten Formschlussmitteln beispielsweise über korrespondierende in den Nuten angeordnete Formschlussmittel wie Zapfen geschoben werden können. Nachdem die beiden ringförmigen Zahnaufnahmen mit den vormontierten Einzelzähen in die Statoraufnahme geschoben wurden, ist ein Lösen dieser Verbindung blockiert. Grund dafür ist, dass die Nuten in dem Gehäuse zwar ermöglichen, dass es axial gefügt werden kann, aber auch verhindern, dass die Bleche sich wieder radial verbiegen, um die formschlüssige Verbindung zur radial inneren oder äußeren Zahnaufnahme aufzulösen. Die Baugruppe, bestehend aus den Statorzähnen und den beiden ringförmigen Zahnaufnahmen, kann beispielsweise durch Schrauben an der Statoraufnahme befestigt sein.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die ersten Statorzähne in radialer Richtung jeweils von einem Balken durchgriffen sind, wobei bevorzugt zwischen dem Balken und dem entsprechenden Statorzahn eine Isolation vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere die Übertragung der Kraft eines Statorzahns in die Befestigungsmittel verbessert werden. Um einen elektrischen Kurzschluss zwischen den Blechen zu vermeiden, sollte der Balken mit einer Isolationsschicht umgeben sein.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Balken aus einer Mehrzahl von paketierten Blechen gebildet ist, welche senkrecht zu den paketierten Blechen des entsprechenden Statorzahns verläuft. Hierdurch kann erreicht werden, dass Streuflüsse und damit Verluste reduziert werden können.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die radial innere, ringförmige Zahnaufnahme eine umfänglich geschlossene oder geöffnete Ringform aufweist und/oder die radial äußere, ringförmige Zahnaufnahme eine umfänglich geschlossene oder geöffnete Ringform aufweist. Auch ist es denkbar, die Ringform aus mehreren ringsegmentförmigen Zahnaufnahmen auszubilden, welche in Umfangsrichtung aneinander angeordnet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit einem Statorkörper und einem Rotor in zwei verschiedenen Betriebspositionen in einer schematischen Abwicklung,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer zweiten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
Figur 4 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer dritten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
Figur 5 eine dritte Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
Figur 6 eine vierte Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung.
Figur 7 eine Axialflussmaschine in I-Konfiguration in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 8 eine Axialflussmaschine in I-Konfiguration mit axial versetzbaren Statorjochen in zwei verschiedenen Betriebspositionen in jeweils einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 9 eine Statoraufnahme mit einem ersten Federelement in zwei verschiedenen Betriebszuständen in jeweils einer Axialschnittdarstellung,
Figur 10 eine Statoraufnahme mit einem zweiten Federelement in zwei verschiedenen Betriebszuständen in jeweils einer Axialschnittdarstellung,
Figur 11 ein Federelement in einer perspektivischen, freigestellten Darstellung.
Figur 12 eine Statoraufnahme und mit Statorzähnen bestückte Zahnaufnahmen in einer axial geschnittenen, perspektivischen Explosionsansicht,
Figur 13 eine Statoraufnahme und mit Statorzähnen bestückte Zahnaufnahmen in einem zusammengesetzten Montagezustand in einer axial geschnittenen, perspektivischen Ansicht,
Figur 14 einen Statorzahn in einer perspektivischen und einer Axialschnittansicht.
Die Figur 1 zeigt eine Axialflussmaschine 1 , umfassend einen Stator 2 mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper 3 und einem relativ zum erste Statorkörper 3 drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts 4 beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor 5. Der erste Statorkörper 3 weist eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch 6 herauserstreckender erster Statorzähne 7 auf, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule 8 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
Der erste Statorkörper 3 ist in der Art zweiteilig ausgebildet, dass wenigstens ein
Abschnitt 50 des ersten Statorjochs 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 9 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der rechten Abbildung der Figur 1 zu sehen ist. Der erste Feldschwächungsspalt 21 ist kreisscheibenartig ausgebildet.
In der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 bildet das gesamte ringscheibenartige erste Statorjoch 6 den von den Statorzähnen 7 axial versetzbaren Abschnitt 50.
Die linke Abbildung der Figur 1 zeigt, dass das Statorjoch 6 unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und dann eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
In der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 ist das erste Statorjoch 6 in von dem Rotor 5 weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar. Dieses nimmt dann die erste Betriebsposition 9 ein, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist (Siehe rechte Abbildung der Figur 1 ). In kinematisch analoger Weise erfolgt dann die Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 , indem das erste Statorjoch 6 in auf den Rotor 5 hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzt wird und so eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
In den Figuren 2-5 sind Ausführungsformen einer Axialflussmaschine 1 gezeigt, deren Stator 2 jeweils einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper 11 aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts 12 beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor 5 angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine 1 in I- Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper 11 eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch 13 herauserstreckender zweiter Statorzähne 14 aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule 15 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
Dabei ist der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet, dass wenigstens ein Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 17 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dieser Betriebszustand ist in der Figur 3 gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform der Figur 3 bildet das gesamte ringscheibenartige zweite Statorjoch 13 den von den Statorzähnen 14 axial versetzbaren Abschnitt 51 .
Das zweite Statorjoch 13 kann unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzt werden und so eine zweite Betriebsposition 18 einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der Figur 2 zu sehen ist.
Die Ausführungsformen der Figuren 2-5 zeigen des Weiteren, dass der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 in von dem Rotor 5 weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 17 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Der wenigstens eine Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 ist in auf den Rotor 5 hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar. So kann dieses eine zweite Betriebsposition 18 einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
Was auch insbesondere der Figur 4 entnommen werden kann ist, dass der wenigstens eine Abschnitt 50 des ersten Statorjochs 6 und der wenigstens eine Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 unabhängig voneinander axial versetzbar sind.
Der erste zweiteilige Statorkörper 3 umfasst einen axial nicht versetzbaren Teil 19 umfasst und der zweite Statorkörper 11 einen axial nicht versetzbaren Teil 20. Der erste Statorkörper 3 besitzt ein von einem Kühlfluid durchström bares erstes Kühlsystem, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil 19 des ersten zweiteiligen Statorkörpers 3 ausgebildet ist. Analog hierzu kann auch der zweite Statorkörper 11 ein von einem Kühlfluid durchström bares zweites Kühlsystem aufweisen, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil 20 des zweiten zweiteiligen Statorkörpers 11 ausgebildet ist
In der Figur 5 ist eine Ausführungsform der Axialflussmaschine gezeigt, bei der das erste Statorjoch 6 mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne 7 axial versetzbar ist.
In der Figur 1 ist also der konstruktiv einfachste Aufbau einer Axialflussmaschine 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 5 als abgewickelte Prinzipskizze gezeigt. Die Statorwicklungen bzw. die Statorspulen 8 liegen in den Nuten im Stator 2. Der Stator 2 besteht aus Statorzähnen 7 und einem Statorjoch 6. Gegebenenfalls gibt es eine Abdichtung für einen Kühlmittelkreislauf zum Rotor 5 hin, was in der Figur aber nicht gezeigt ist. Der Rotor 5 besteht aus Permanentmagneten und einem Rotorjoch. Das Statorjoch 6 und die Statorzähne 7 inklusive der Statorspulen 8 sind voneinander getrennt. Es kann daher auch eine weitere Abdichtung der Statorzähne 7 und der Statorspulen 8 zum Statorjoch 6 hin erfolgen. Befindet sich das Statorjoch 6, wie in der Figur 1 dargestellt, direkt an den Statorzähnen 7, so wird die feldgestärkte Position eingenommen, die in der linken Abbildung der Figur 1 zu sehen ist und wodurch das maximale Drehmoment und die maximale Leistung erreicht werden können. Wird das Statorjoch 6, wie in der rechten Abbildung der Figur 1 gezeigt verstellt, so ergibt sich die feldgeschwächte Position. Zusätzlich zum Luftspalt 4 zwischen Stator 2 und Rotor 5 entsteht ein weiterer Luftspalt 21 zwischen Statorzähnen 7 und Statorjoch 6. Damit wird der magnetische Widerstand im Eisenkreis zwischen Statorzähnen 7 und Rückschluss (Joch) erhöht und der Gesamtfluss in der Axialflussmaschine 1 nimmt ab. Durch die Abnahme des Flusses verringern sich die Eisenverluste insbesondere im Teillastbereich.
In den Figuren 2-5 ist jeweils eine Axialflussmaschine 1 in I-Anordnung ebenfalls als abgewickelte Prinzipskizze gezeigt. Der Rotor 5 kann hierbei ohne Rotorjoch aufgebaut werden. Die Figuren 2-5 zeigen die Aufteilung jeweils beider Statorkörper 3,11 in ein bewegliches Statorjoch 6 und in feststehende Statorzähne 7 mit ihren Statorspulen 8. Wie für den Fall der Axialflussmaschine 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 5 liegt der feldgestärkte Zustand vor, wenn beide Statorjoche 6,13 an die Statorzähne 7,14 anschließen, wie es beispielsweise in der Figur 2 gezeigt ist. Der feldgeschwächte Zustand wird, wie in Figur 3 zu erkennen ist, mit der Ausbildung zweier Feldschwächungsspalte 16,21 zwischen dem jeweiligen Statorjoch 6,13 und den jeweiligen Statorzähnen 7,14 erreicht. Für die I-Anordnung ist es auch möglich, dass nur ein Statorkörper 3,11 in einen feststehenden und einen axial versetzbaren Teil aufgeteilt wird und der andere Statorkörper 3,11 als „festes“ Element verbleibt. Damit muss nur ein Teil eines Statorkörpers 3,11 beweglich ausgeführt werden und die Felder in den Luftspalten 4,12 zwischen den Statorkörpern 3,11 und dem Rotor 5 sollten näherungsweise in diesen beiden Luftspalten 4,12 ähnlich bleiben. Allerdings muss für die gleiche Auswirkung das eine bewegliche Teil des entsprechenden Statorkörpers 3,11 in erster Näherung doppelt so weit verschoben werden, wie die Variante mit den zwei beweglichen Statorjochen 6,13.
Die Aufteilung eines des Statorkörper 3,11 in ein bewegliches und in ein festsehendes Teil kann direkt am Übergang vom Statorjoch 6,13 zu den Statorzähnen 7,14, wie in den Figuren 2-4 dargestellt, vorgenommen werden oder es wird nur ein Teil des Statorjoches 6,13 beweglich ausgeführt oder ein Teil der Statorzähne 7,14 ist noch mit dem entsprechenden Statorjoch 6,13, das sich bewegt, verbunden.
Die Verstellung der beweglichen Statorjoche 6,13 muss mit einem geeigneten Aktor vorgenommen werden. Ein solcher kann in verschiedenen Formen z. B. elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder auch in kombinierter Weise ausgeführt sein. Die Verstellung erfolgt dabei in allen Varianten primär in axiale und/oder radialer Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors 5. Grundsätzlich wäre auch eine Kombination dieser axialen und/oder radialen Verschiebung mit einer gleichzeitigen Drehung denkbar, wenn sich dadurch eine bessere Lösung eines Aktors realisieren lässt. Im Betrieb der Axialflussmaschine 1 wird der Aktor durch ein übergeordnetes Steuer- oder Regelungssystem typischerweise so gesteuert, dass abhängig vom aktuellen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) wenigstens einer der Feldschwächungsspalte 16,21 auf eine optimale Länge bezüglich der gesamten Verlustleistung der Axialflussmaschine 1 eingestellt wird, oder dass zumindest zwischen zwei Positionen umgeschaltet wird. Neben dieser verlustoptimalen Betriebsweise zur Einstellung des Feldschwächungsspalts 16,21 wäre auch eine Einstellung in Abhängigkeit des Zustands der Axialflussmaschine 1 z. B. im Fehlerfall denkbar.
Figur 6 zeigte eine Ausführungsform, bei der der Abschnitt 50 des Statorjochs 6 mit einem Abschnitt 52 der Statorzähne 7 axial versetzbar ausgebildet ist, und zwar in Form eines axial versetzbaren Zylinders innerhalb des Statorkörpers 3.
Die Figur 7 zeigt eine Axialflussmaschine 1 , umfassend einen Stator 2 mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper 3 und einem relativ zum erste Statorkörper 3 drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts 4 beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor 5. Der erste Statorkörper 3 weist eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch 6 herauserstreckender erster Statorzähne 7 auf, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule 8 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
Der erste Statorkörper 3 ist in der Art zweiteilig ausgebildet, dass das Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 9 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der unteren Abbildung der Figur 8 zu sehen ist. Der erste Feldschwächungsspalt 21 ist kreisscheibenartig ausgebildet. Die obere Abbildung der Figur 8 zeigt, dass das Statorjoch 6 unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und dann eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
Der erste Statorkörper 3 ist also in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 gegenüber dem ersten Statorzähnen 7 axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition 9 überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dabei ist das erste ringförmige Statorjoch 6 in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut 22 einer Statoraufnahme 23 axial versetzbar geführt, während die Statorzähne 7 gegenüber der Statoraufnahme 23 fixiert sind. In den Figuren 7-8 sind Ausführungsformen einer Axialflussmaschine 1 gezeigt, deren Stator 2 jeweils einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper 11 aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts 12 beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor 5 angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine 1 in I- Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper 11 eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch 13 herauserstreckender zweiter Statorzähne 14 aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule 15 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
Dabei ist der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet, dass das zweite Statorjoch 13 unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 axial versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dieser Betriebszustand ist in der unteren Abbildung der Figur 8 gezeigt.
Das zweite Statorjoch 13 kann unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 axial versetzt werden und so eine zweite Betriebsposition einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der oberen Abbildung der Figur 8 zu sehen ist.
Gegebenenfalls gibt es eine Abdichtung für einen Kühlmittelkreislauf zum Rotor 5 hin, was in den Figuren aber nicht gezeigt ist. Der Rotor 5 besteht aus Permanentmagneten und einem Rotorjoch. Der Rotor 5 kann jedoch auch ohne Rotorjoch aufgebaut werden. Das Statorjoch 6 und die Statorzähne 7 inklusive der Statorspulen 8 sind voneinander getrennt. Es kann daher auch eine weitere Abdichtung der Statorzähne 7 und der Statorspulen 8 zum Statorjoch 6 hin erfolgen. Befindet sich das Statorjoch 6, wie in der oberen Abbildung der Figur 8 dargestellt, direkt an den Statorzähnen 7, so wird die feldgestärkte Position eingenommen, wodurch das maximale Drehmoment und die maximale Leistung erreicht werden können. Wird das Statorjoch 6, wie in der unteren Abbildung der Figur 2 gezeigt verstellt, so ergibt sich die feldgeschwächte Position. Zusätzlich zum Luftspalt 4 zwischen Stator 2 und Rotor 5 entsteht ein weiterer Feldschwächungsspalt 21 zwischen Statorzähnen 7 und Statorjoch 6. Damit wird der magnetische Widerstand im Eisenkreis zwischen Statorzähnen 7 und Rückschluss (Joch) erhöht und der Gesamtfluss in der Axialflussmaschine 1 nimmt ab. Durch die Abnahme des Flusses verringern sich die Eisenverluste insbesondere im Teillastbereich.
Die Figur 8 zeigt besonders gut die Aufteilung jeweils beider Statorkörper 3,11 in ein bewegliches Statorjoch 6 und in feststehende Statorzähne 7 mit ihren Statorspulen 8. Der feldgestärkte Zustand liegt vor, wenn beide Statorjoche 6,13 an die Statorzähne 7,14 anschließen, wie es beispielsweise in der oberen Abbildung der Figur 8 gezeigt ist. Der feldgeschwächte Zustand wird, wie in der unteren Abbildung der Figur 8 zu erkennen ist, mit der Ausbildung zweier Feldschwächungsspalte 16,21 zwischen dem jeweiligen Statorjoch 6,13 und den jeweiligen Statorzähnen 7,14 erreicht. Für die I-Anordnung ist es auch möglich, dass nur ein Statorkörper 3,11 in einen feststehenden und einen axial versetzbaren Teil aufgeteilt wird und der andere Statorkörper 3,11 als „festes“ Element verbleibt. Damit muss nur ein Teil eines Statorkörpers 3,11 beweglich ausgeführt werden und die Felder in den Luftspalten 4,12 zwischen den Statorkörpern 3,11 und dem Rotor 5 sollten näherungsweise in diesen beiden Luftspalten 4,12 ähnlich bleiben. Allerdings muss für die gleiche Auswirkung das eine bewegliche Teil des entsprechenden Statorkörpers 3,11 in erster Näherung doppelt so weit verschoben werden, wie die Variante mit den zwei beweglichen Statorjochen 6,13.
Die Aufteilung eines des Statorkörper 3,11 in ein bewegliches und in ein festsehendes Teil wird direkt am Übergang vom Statorjoch 6,13 zu den Statorzähnen 7,14 vorgenommen
Wie in der Figur 8 bereits angedeutet, ist das erste Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 gegenüber dem ersten Statorzähnen 7 axial versetzbar und in eine erste Betriebsposition 9 entgegen der Kraft eines Federelements 41 überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Die Ausbildung und Wirkung des Federelements 41 wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 9 ist zu sehen, dass das erste ringförmige Statorjoch 6 in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut 22 einer Statoraufnahme 23 axial versetzbar geführt ist und sich das Federelement 41 einerseits gegen die Führungsnut 22 und anderseits gegen das Statorjoch 6 abstützt. Das Federelement 41 ist in der gezeigten Ausführungsform als eine Tellerfeder ausgebildet. Die Figur 9 zeigt des Weiteren, dass sich das als Tellerfeder ausgebildete Federelement 41 einerseits an einer radial äußeren Mantelfläche 42 der ringförmigen Führungsnut 22 und anderseits an einer radial äußeren Mantelfläche 43 des ringförmigen Statorjochs 6 abstützt. Die obere Abbildung der Figur 3 zeigt das Federelement 41 in einem feldgeschwächten Betriebszustand des Stators 2 und die untere Abbildung der Figur 9 zeigt das Federelement 41 in einer feldgestärkten Betriebsstellung.
In den Figuren 10-11 ist ferner gezeigt, dass das Federelement 41 aus einem ringförmigen Grundkörper 44 gebildet ist, aus dem sich ringsegmentartige Laschen 45 mit einem freien Ende 48 in axialer Richtung aus dem Grundkörper 44 herauserstrecken, wobei der Grundkörper 44 einerseits an dem Grund 47 in der ringförmigen Führungsnut 22 anliegt und anderseits die Laschen 45 an dem Statorjoch 6 anliegt.
Das in den Figuren 10-11 gezeigte Federelement 41 besteht aus einer Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern 44 aus denen sich jeweils ringsegmentartige Laschen 45 mit jeweils einem freien Ende 48 in axialer Richtung aus den Grundkörpern 44 heraus erstrecken. Die Federelemente 41 sind also schichtweise übereinandergestapelt bzw. paketiert. Hierbei ist die Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern 44 mit ihren jeweiligen ringsegmentartigen Laschen 45 aus einem im Wesentlichen identischen Blechschnitt gebildet. Die Laschen 45 sind an ihren freien Enden 48 in axialer Richtung jeweils von einem mit dem Statorjoch 6 gekoppelten Befestigungsmittel 49 durchgriffen, die als Schraube ausgebildet ist. Hierdurch kann das Federelement 41 auch insbesondere als Zugfeder ausgeführt werden und Zugkräfte auf das Statorjoch 6 übertragen werden.
Wie man anhand der Figur 11 gut erkennen kann, sind die Enden 48 der Laschen 45 am Umfang geringfügig zueinander versetzt angeordnet. Das heißt, der Blechschnitt dieser Federelemente 41 ist im Wesentlichen gleich, bis auf das Befestigungslöcher zur Durchführung der Schraube hin zum Statorjoch 6, welche in Umfangsrichtung geringfügig versetzt sind. Dies ist jedoch aus den Figuren 4-5 nicht zu erkennen. Diese kleine Abweichung im Blechschnitt ermöglich es die Federelemente 41 aufeinander zu stapeln, ohne dass sie sich in ihrer Federwirkung behindern.
So entsteht ein Federelement 41 bestehen aus drei im Wesentlichen gleichen Einzelfedern, die in dem gezeigten Beispiel jeweils neun Laschen 45 mit Befestigungsmöglichkeiten zum Statorjoch 6 besitzen.
Die Verstellung der beweglichen Statorjoche 6,13 muss mit einem geeigneten Aktor vorgenommen werden. Ein solcher kann in verschiedenen Formen z. B. elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder auch in kombinierter Weise ausgeführt sein. Die Verstellung erfolgt dabei in allen Varianten in axiale Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors 5. Grundsätzlich wäre auch eine Kombination dieser axialen Verschiebung mit einer gleichzeitigen Drehung denkbar, wenn sich dadurch eine bessere Lösung eines Aktors realisieren lässt. Im Betrieb der Axialflussmaschine 1 wird der Aktor durch ein übergeordnetes Steuer- oder Regelungssystem typischerweise so gesteuert, dass abhängig vom aktuellen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) wenigstens einer der Feldschwächungsspalte 16,21 auf eine optimale Länge bezüglich der gesamten Verlustleistung der Axialflussmaschine 1 eingestellt wird, oder dass zumindest zwischen zwei Positionen umgeschaltet wird. Neben dieser verlustoptimalen Betriebsweise zur Einstellung des Feldschwächungsspalts 16,21 wäre auch eine Einstellung in Abhängigkeit des Zustands der Axialflussmaschine 1 z. B. im Fehlerfall denkbar.
Der Figur 12 ist gut entnehmbar, dass die Statorzähne 7 einerseits an einer radial inneren, ringförmigen Zahnaufnahme 24 und anderseits an einer radial äußeren, ringförmigen Zahnaufnahme 25 angeordnet sind, wobei die radial innere Zahnaufnahme 24 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 an der Statoraufnahme 23 fixiert sind. Die radial innere Zahnaufnahme 24 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 besitzen sich in axialer Richtung aus der radial inneren Zahnaufnahme 24 und der radial äußeren Zahnaufnahme 25 herauserstreckende Stifte 26, welche formschlüssig in in der Statoraufnahme 23 ausgebildete Öffnungen 27 eingreifen. Die Stifte 26 können auch als Schrauben ausgeführt sein. Die radial innere, ringförmige Zahnaufnahme 24 und die radial äußere, ringförmige Zahnaufnahme 25 weisen eine umfänglich geschlossene Ringform auf. Im zusammengesetzten Zustand, der in der Figur 13 gezeigt ist, ist die radial innere Zahnaufnahme 24 in einer radial inneren Nut 28 der Statoraufnahme 23 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 in einer radial äußeren Nut 29 der Statoraufnahme 23 angeordnet.
Die ersten Statorzähne 7 sind ringsegmentartig ausgeformt und erinnern an Kuchenstücke. Sie weisen eine radial innere Stirnseite 30 und eine radial äußere Stirnseite 31 auf und sind aus einer Mehrzahl an paketierten, sich jeweils in einer Axialebene 32 erstreckenden Blechen 33 gebildet, was gut aus der Figur 14 entnommen werden kann. Eines der Bleche 33 ragt hierbei als ein erstes Befestigungsmittel 34 im Bereich der inneren Stirnseite 30 axial aus dem Statorzahn 7 heraus und ein weiteres der Bleche 33 ragt als ein zweites Befestigungsmittel 35 im Bereich der äußeren Stirnseite 31 axial aus dem Statorzahn 7 heraus. Das erste Befestigungsmittel 34 ist dann im zusammengebauten Zustand an der radial inneren Zahnaufnahme 24 und das zweite Befestigungsmittel 35 an der radial äußeren Zahnaufnahme 25 fixiert.
Was der Figur 14 auch entnommen werden kann ist, dass das erste Befestigungsmittel 34 ein erstes Formschlussmittel 36 und das zweite Befestigungsmittel 35 ein zweites Formschlussmittel 37 aufweist, welche jeweils mit korrespondierenden Formschlussmitteln an der radial inneren Zahnaufnahme 24 und radial äußeren Zahnaufnahme 25 eine formschlüssige Fixierung der Statorzähne 7 gegenüber der der radial inneren Zahnaufnahme 24 und radial äußeren Zahnaufnahme 25 bewirken.
Auch ist in der Figur 14 gezeigt, dass die ersten Statorzähne 7 in radialer Richtung jeweils von einem Balken 39 durchgriffen sind, wobei zwischen dem Balken 39 und dem entsprechenden Statorzahn 7 eine Isolation vorgesehen ist. Der Balken 39 ist aus einer Mehrzahl von paketierten Blechen 40 gebildet, welche senkrecht zu den paketierten Blechen 33 des entsprechenden Statorzahns 7 verläuft. Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Axialflussmaschine 1. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Axialflussmaschine
2 Stator
3 Statorkörper
4 Luftspalt
5 Rotor
6 Statorjoch
7 Statorzähne
8 Statorspule
9 Betriebsposition
10 Betriebsposition
11 Statorkörper
12 Luftspalt
13 Statorjoch
14 Statorzähne
15 Statorspule
16 Feldschwächungsspalt
17 Betriebsposition
18 Betriebsposition
19 Teil
20 Teil
21 Feldschwächungsspalt
22 Führungsnut
23 Statoraufnahme
24 Zahnaufnahme
25 Zahnaufnahme
26 Stifte
27 Öffnungen
28 Nut
29 Nut
30 Stirnseite
31 Stirnseite
32 Axialebene 33 Bleche
34 Befestigungsmittel
35 Befestigungsmittel
36 Formschlussmittel
37 Formschlussmittel
39 Balken
40 Bleche
41 Federelement
42 Mantelfläche
43 Mantelfläche
44 Grundkörper
45 Laschen
47 Grund
48 Ende
49 Befestigungsmittel
50 Abschnitt
51 Abschnitt
52 Abschnitt

Claims

Ansprüche Axialflussmaschine (1 ), umfassend einen Stator (2) mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper (3) und einem relativ zum erste Statorkörper (3) drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts (4) beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor (5), wobei der erste Statorkörper (3) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch (6) herauserstreckender erster Statorzähne (7) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule (8) zumindest abschnittsweise umgriffen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Statorkörper (3) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21 ) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21 ) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) in von dem Rotor (5) weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21 ) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) in auf den Rotor (5) hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21 ) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) der Axialflussmaschine (1 ) einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper (11 ) aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts (12) beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor (5) angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine (1 ) in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper (11 ) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch (13) herauserstreckender zweiter Statorzähne (14) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule (15) zumindest abschnittsweise umgriffen sind. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Statorkörper (11 ) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (51 ) des zweiten Statorjochs (13) unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (17) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (51 ) des zweiten Statorjochs (13) unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (18) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Statorkörper (11 ) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (51 ) des zweiten Statorjochs (13) in von dem Rotor (5) weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (17) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1 ) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (51 ) des zweiten Statorjochs (13) in auf den Rotor (5) hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (18) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste zweiteilige Statorkörper (3) einen axial nicht versetzbaren Teil (19) umfasst und/oder der zweite Statorkörper (11) einen axial nicht versetzbaren Teil (20) umfasst. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) und der wenigstens eine Abschnitt (51 ) des zweiten Statorjochs (13) unabhängig voneinander axial versetzbar sind. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Statorkörper (3) ein von einem Kühlfluid durchström bares erstes Kühlsystem aufweist, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil (19) des ersten zweiteiligen Statorkörpers (3) ausgebildet ist und/oder der zweite Statorkörper (11 ) ein von einem Kühlfluid durchström bares zweites Kühlsystem aufweist, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil (20) des zweiten zweiteiligen Statorkörpers (11 ) ausgebildet ist Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Statorjoch (6) mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne (7) axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch (13) mit einem Abschnitt der zweiten Statorzähne (14) axial versetzbar ist. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Statorjoch (6) mit den ersten Statorzähnen (7) axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch (13) mit den zweiten Statorzähne (14) axial versetzbar ist.
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