Die Erfindung betrifft einen Klauenpol-Stator für eine Transversalflussmaschine. Transversalflussmaschinen sind elektrische Antriebe, die als Generator und als Motor einsetzbar sind. Transversalflussmaschinen umfassen regelmäßig einen Stator und einen Rotor. Der Rotor wird hier als der Träger von Permanentmagne ten bezeichnet, während der Stator eine Spulenanordnung aufweist. Der Rotor oder der Stator kann mit einer Welle verbunden sein, die durch die Transversal flussmaschine angetrieben wird (Betrieb als Motor) oder eine Drehbewegung auf die Transversalflussmaschine überträgt (Generatorbetrieb).

Eine elektrische Axialflussmaschine ist z. B. aus der DE 10 2009 021 703 B4 be- kannt. Dort wird unter anderem vorgeschlagen, die Magnetfluss- Joche aus mehre ren Ringzylindersegmenten zu bilden. Die Ringzylindersegmente kontaktieren einander über in Elmfangsrichtung weisende Seitenflächen.

Es ist besonders vorteilhaft, Klauenpol-Statoren pulvermetallurgisch herzustellen. Dafür wird ein Pulver mit einer vorbestimmten Zusammensetzung einer Presse zugeführt und verpresst. Eine nachfolgende Wärmebehandlung dient der Entfer nung organischer Bestandteile. Insbesondere weisen die Pulverpartikel elektrisch isolierende Beschichtungen auf. Durch die pulvermetallurgische Herstellung kön nen hochgenaue Bauteile erzeugt werden.

Besonders vorteilhaft hergestellte Segmente für einen Klauenpol-Stator sind aus der WO 2018/166858 Al bekannt. Dabei können die Segmente mit jeweils hoher Präzision hergestellt werden, so dass eine genaue Passung der einzelnen Segmente miteinander gewährleistet werden kann. Die nahezu spaltfreie Anordnung der Segmente zueinander ermöglicht den Betrieb einer Transversalflussmaschine mit hoher Effektivität, da der magnetische Fluss ohne Luftspalt zwischen den Seg menten übertragbar ist. Der Zusammenbau von mindestens 10, eher mehr als 20 oder mehr Segmenten zu einem ringförmigen Stator erfordert ebenfalls eine hohe Präzision der einzelnen Segmente.

Es hat sich nun herausgestellt, dass sich der Zusammenbau derartiger Segmente zu einem ringförmigen Klauenpol-Stator schwierig gestaltet. Insbesondere sind die einzelnen Segmenten aufgrund der geforderten präzisen Passung schwierig miteinander zu fügen, andererseits ist der fertig gebildete Klauenpol-Stator nur schwierig z. B. auf einem Stator-Träger anzuordnen, da der aus Segmenten gebil dete Stator im Wesentlichen starr ist.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Ins besondere soll ein Klauenpol-Stator vorgeschlagen werden, der zur pulvermetal lurgischen Herstellung geeignet ist und einfacher zusammenzubauen bzw. zu montieren ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Klauenpol-Stator gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführ ten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Hierzu trägt ein Klauenpol-Stator für eine Transversalflussmaschine bei, wobei der Klauenpol-Stator durch eine Vielzahl von Segmenten gebildet ist, die entlang einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind (bzw. den ringförmigen Klauenpol-Stator bilden). Jedes Segment erstreckt sich ausgehend von einer In- nenumfangsfläche entlang einer radialen Richtung hin zu einer Außenumfangsflä- che und ist in der Umfangsrichtung durch eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche und in einer axialen Richtung durch eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche begrenzt. Jedes Segment ist über die Seitenflächen mit mindes tens einem weiteren Segment (zur Bildung des ringförmigen Klauenpol-Stators) verbunden, wobei zueinander benachbart angeordnete Segmente einander über eine erste Kontaktfläche der ersten Seitenfläche oder über eine zweite Kontaktflä che der zweiten Seitenfläche des jeweiligen Segments kontaktieren und über die Kontaktflächen eine in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung form schlüssige Verbindung ausbilden. Ein in (bzw. gegenüber) der Umfangsrichtung vorliegendes erstes Spiel der Verbindung ist größer ist als ein in (bzw. gegenüber) der radialen Richtung vorliegendes zweites Spiel der Verbindung.

Ein„Spiel“ definiert hier insbesondere ein Maß einer (möglichen) Verschiebung zweier Bauteile relativ zueinander in der bestimmten Richtung (erstes Spiel: in Umfangsrichtung; zweites Spiel: in radialer Richtung).

Insbesondere kontaktiert ein erstes Segment ein benachbart angeordnetes zweites Segment über dessen erste Kontaktfläche oder dessen zweite Kontaktfläche. Sind beide Segmente identisch zueinander, so kann das erste Segment über dessen erste Kontaktfläche das zweite Segment über dessen zweite Kontaktfläche (unmittelbar bzw. direkt) kontaktieren. Gleiches kann entsprechend für die andere zweite Sei tenfläche des ersten Segments und die dort angeordnete zweite Kontaktfläche gel ten.

Eine Segmentierung des Klauenpol-Stators führt jedoch zu dem Problem des Zu- sammenfügens der Segmente zu dem ringförmigen Klauenpol-Stator. Dabei sollte einerseits ein gutes Handling der Segmente ermöglicht werden und andererseits eine möglichst genaue Positionierung der Segmente zueinander erreicht werden können. Beides wurde bisher über die Ausbildung von in der Umfangsrichtung formschlüssigen Verbindungen zwischen benachbart angeordneten Segmenten erreichbar bzw. gewährleistet. Es hat sich herausgestellt, dass eine hohe Präzision der Segmente ggf. zu einer problematischeren Montage führen kann.

Es wird daher hier vorgeschlagen, in der formschlüssigen Verbindung ein Spiel insbesondere nur in einer der Richtungen (hier: ein Spiel gegenüber der Umfangs richtung) vorzusehen.

Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindes tens zwei Verbindungspartnern (hier: die Segmente). Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Ver bindungspartner dem anderen im Weg (hier: gegenüber einer relativen Bewegung zueinander in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung). Hier wird die formschlüssige Verbindung durch relatives Verschieben zweier Segmente entlang der axialen Richtung hergestellt bzw. wieder gelöst.

Mit den formschlüssigen Verbindungen können die einzelnen Segmente zu dem ringförmigen Klauenpol-Stator zusammengesetzt werden. Insbesondere können die Segmente auf einem Trägerkörper angeordnet sein, der die Segmente zumin dest über deren Innenumfangsfläche oder deren Außenumfangsfläche zueinander ausrichtet bzw. ausgerichtet hält. Bevorzugt werden die Segmente dann miteinan der verbunden, z. B. über ein zweites Material (z. B. ein Kunststoff), das z. B. im flüssigen Zustand dem Klauenpol-Stator zugeführt wird und sich dann verfestigt. Der Aufbau eines Klauenpol-Stators wird nachfolgend erläutert. Es werden zwei Klauenpol-Statoren entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet, wo bei sie über die Stirnflächen einander kontaktieren. Jeder Klauenpol-Stator weist eine Vielzahl von Polen auf, die sich ausgehend von einer Grundfläche entlang der axialen Richtung erstrecken. Erste Pole des ersten Klauenpol-Stators und zweite Pole des zweiten Klauenpol-Stators sind entlang der Umfangsrichtung wechselweise und jeweils benachbart zueinander und in der axialen Richtung ei nander überlappend, aber beabstandet zueinander, angeordnet. Die Pole können an der Innenumfangsfläche oder an der Außenumfangsfläche angeordnet sein. Die Klauenpol-Statoren kontaktieren dann einander über die Stirnflächen an der Au ßenumfangsfläche oder an der Innenumfangsfläche. In dem Zwischenraum der Klauenpol-Statoren, in der axialen Richtung zwischen den Stirnflächen und in der radialen Richtung zwischen den sich kontaktierenden Stirnflächen und den Polen kann eine Spule in der Umfangsrichtung umlaufend zwischen den Klauenpol- Statoren angeordnet werden. Eine Anordnung weiterer Paare von Klauenpol- Statoren mit Spulen an dem ersten Paar ist ebenfalls möglich. Dadurch können z. B. mehrphasige Transversalflussmaschinen gebildet werden. Eine Transversal flussmaschine kann insbesondere elektrische Leistungen von 0.01 kW [kiloWatt] bis über 5.000 kW bereitstellen.

An den Stirnflächen der Klauenpol-Statoren können Positionierungshilfen vorge sehen sein, die mit korrespondierenden Positionierungshilfen an den gegenüber liegenden Stirnflächen Zusammenwirken (z. B. Erhebungen und Vertiefungen). Insbesondere erstreckt sich zumindest eine der Kontaktflächen zwischen einem ersten Radius und einem zweiten Radius entlang der radialen Richtung mäander förmig.„Mäanderförmig“ bedeutet insbesondere mit einer Krümmung, insbeson dere bezogen auf die radiale Richtung abwechselnd orientierten Krümmungsradi en.„Mäanderförmig“ kann der Verlauf sein, wenn sich die Kontaktfläche beid- seits einer zum Verlauf der Kontaktfläche mittigen bzw. zentralen und parallel zur radialen Richtung gedachten Linie erstreckt.

Insbesondere sind die Pole in der radialen Richtung außerhalb oder innerhalb der Kontaktfläche angeordnet.

An jeder Seitenfläche des Segments ist eine Kontaktfläche vorgesehen. Die Kon taktfläche umfasst zumindest eine Teilfläche der Seitenfläche. Insbesondere er streckt sich die Kontaktfläche über jeweils die gesamte Erstreckung der Seitenflä che entlang der axialen Richtung. Bevorzugt erstreckt sich die Kontaktfläche nur über einen Teil der Erstreckung der Seitenfläche entlang der radialen Richtung.

Entlang der radialen Richtung erstreckt sich die Kontaktfläche mäanderförmig, wobei durch die mäandernde Form der Kontaktfläche die formschlüssige Verbin dung mit einem benachbart angeordneten Segment gebildet wird.

Ein solcher mäanderförmiger (und dabei scharfkantiger) Verlauf der Kontaktflä che wird zum Beispiel durch eine Schwalbenschwanz-Ausführung der Kontakt flächen verwirklicht.

Bevorzugt weist zumindest eine der Kontaktflächen entlang des mäanderförmigen Verlaufs einen kleinsten Krümmungsradius von mindestens 1,0 mm [Millimeter], bevorzugt von mindestens 2,0 mm auf. Ein solcher Mindestradius reduziert das Risiko von Rissbildungen in dem Segment, die gerade bei scharfkantigen Ausfüh rungen einer formschlüssigen Verbindung (z. B. ein Schwalbenschwanz) auftreten können.

Insbesondere weist die zumindest eine Kontaktfläche entlang des mäanderförmi gen Verlaufs einen ausschließlich gekrümmten Verlauf auf. Insbesondere sind also in der radialen Richtung keine geradlinigen Bereiche der Kontaktfläche vor gesehen. D. h. das jeder Punkt der Kontaktfläche entlang der radialen Richtung durch einen (sich entlang der radialen Richtung verändernden) Krümmungsradius gebildet ist.

Bevorzugt erstreckt sich die zumindest eine Kontaktfläche entlang des mäander förmigen Verlaufs über eine Länge, die um einen Faktor von mindestens 1,5, ins besondere um einen Faktor von mindestens zwei (2,0), größer ist als ein Abstand zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius entlang der radialen Rich tung. Infolge des mäanderförmigen Verlaufs wird also die Kontaktfläche verlän gert (gegenüber einem geradlinigen Verlauf zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius entlang der radialen Richtung).

Eine Vergrößerung der Kontaktfläche erhöht zudem die Festigkeit des gefügten Klauenpol-Stators. Weiter wird durch den mäanderförmigen Verlauf und die Ver größerung der Kontaktfläche das Spiel und die relative Beweglichkeit der Seg mente zueinander reduziert.

Insbesondere beträgt das zweite Spiel höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 20 %, besonders bevorzugt höchstens 10 %, des ersten Spiels.

Das erste Spiel zwischen den benachbarten Segmenten ermöglicht eine Verschie bung der Segmente relativ zueinander entlang der Umfangsrichtung, insbesondere um 0,2 bis 1,0 Millimeter, bevorzugt 0,2 bis 0,5 Millimeter. Das zweite Spiel zwi schen den benachbarten Segmenten ermöglicht eine Verschiebung der Segmente relativ zueinander entlang der radialen Richtung, insbesondere um höchstens 0,5 Millimeter, bevorzugt um höchstens 0,25 Millimeter. Insbesondere liegt das zweite Spiel, unabhängig von der Lage der Segmente zuei nander in Bezug auf das erste Spiel, immer konstant vor.

Insbesondere ist der Klauenpol-Stator in der Umfangsrichtung umlaufend ausge- bildet und weist einen größten ersten Durchmesser als einen größten Nenndurch messer (also der größte Durchmesser des Klauenpol-Stators, wobei das konstruk tiv vorgesehene Nennmaß für diesen Durchmesser hier betrachtet wird) auf, wobei infolge des ersten Spiels der Klauenpol-Stator so verformbar ist, dass ein größter zweiter Durchmesser des verformten Klauenpol-Stators um mindestens 2 %, be- vorzugt mindestens 5 %, von dem ersten Durchmesser abweicht.

Der größte Nenndurchmesser ist insbesondere der größte, als Nennmaß vorgese hene, erste Durchmesser des Klauenpol-Stators. Der größte zweite Durchmesser wird erreicht, wenn die Segmente auseinandergezogen (um das erste Spiel) oder zusammengeschoben (um das erste Spiel) werden. Der dann vorliegende größte zweite Durchmesser weicht dann insbesondere um den angegebenen Wert von dem größten ersten Durchmesser ab, kann also kleiner oder größer als der größte erste Durchmesser sein. Durch das Auseinanderziehen oder Zusammenschieben der Segmente und das Einstellen eines zweiten Durchmessers kann z. B. während einer Montage des Klauenpol-Stators bzw. einer Stator-Anordnung, der ringförmige Klauenpol- Stator auf einem Stator-Träger einfacher angeordnet werden, z. B. entlang einer axialen Richtung aufgeschoben werden. Der Nenndurchmesser des Klauenpol- Stators wird dann nach dem Aufschieben bzw. Anordnen z. B. durch den Stator- Träger vorgegeben, an dem der Klauenpol-Stator durch Verändern des ersten Spiels dann ggf. spielfrei bzw. spaltfrei angeordnet wird. Insbesondere ist die Nenn-Form des Klauenpol-Stators kreisringförmig, weist also z. B. einen konstanten Innendurchmesser und Außendurchmesser auf. Infolge des ersten Spiels kann diese Nenn-Form bei einem Auseinanderschieben der Segmen te insbesondere vergrößert werden, so dass sich entweder ein umlaufend konstan- ter, größerer (zweiter) Durchmesser ergibt, oder sich die Kreisringform z. B. zu einem Oval mit einem lokal noch größeren zweiten Durchmesser umformen lässt. Umgekehrt kann gleiches bei einem Zusammenschieben der Segmente erreicht werden (mit dann entsprechend verkleinerten zweiten Durchmessern). Bei der vorgeschlagenen Anordnung des ersten Spiels (wirksam in der Umfangs richtung) und dem kleineren zweiten Spiel (wirksam in der radialen Richtung) kann insbesondere berücksichtigt werden, dass sich in den Bereichen, die von dem magnetischen Fluss durchströmt werden, nur geringe Spalte zwischen be nachbarten Segmenten ergeben. Dabei ist der im Betrieb des Klauenpol-Stators auftretende Verlauf des magnetischen Flusses zu berücksichtigen.

Insbesondere verläuft eine Kontaktfläche im Bereich des zweiten Spiels im We sentlichen entlang der Umfangsrichtung (und insbesondere im Wesentlichen pa rallel zur axialen Richtung) und quer zur radialen Richtung.

Insbesondere verläuft eine Kontaktfläche im Bereich des ersten Spiels im Wesent lichen entlang der radialen Richtung (und insbesondere im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung) und quer zur Umfangsrichtung. Das größere erste Spiel ermöglicht insbesondere, dass bei der Herstellung der Segmente eine geringere Anforderung an die Toleranz der Segmente gestellt wer den kann. Insbesondere kann so eine Toleranz in Bezug auf die Umfangsrichtung gegenüber der Toleranz in Bezug auf die radiale Richtung vergrößert werden. Daraus ergeben sich insbesondere Vorteile bei der Fertigung der Segmente, z. B. hinsichtlich der Kosten für die Herstellung der Werkzeuge, der Qualitätsüberwa chung, des Anteils an Ausschuss, etc.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung umfasst jedes Segment eine Mehrzahl von Po len.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung hat jedes Segment genau einen (einzelnen) Pol. Bei derartigen Segmenten ist eine besonders kompakte Matrize eines Press werkzeugs, das zur Herstellung des Segments verwendet wird, einsetzbar. Weiter hin können gerade dann zusätzliche Maßnahmen zur weiteren Homogenisierung der Dichte in dem Pressteil (Grünling) in einfacher und kostengünstiger Weise getroffen werden.

Die Segmentierung erlaubt die kostengünstige und hochpräzise Herstellung eines Klauenpol-Stators, da zum einen die sehr kleinen Segmente hochgenau hergestellt und zum anderen die Segmente zueinander über eine Zentriereinrichtung (z. B. den Stator-Träger, also einen Trägerkörper) präzise zueinander ausgerichtet und angeordnet werden können. Diese so erzeugte hochgenaue Form des Klauenpol- Stators kann anschließend durch eine fixierende Maßnahme (z. B. das Einbetten in einen Kunststoff) festgelegt werden.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass jedes der Segmente pulvermetallurgisch durch Verpressen und Wärmebehandeln hergestellt ist.

Bevorzugt ist der Klauenpol-Stator ausschließlich durch identisch ausgeführte Segmente gebildet. Die Segmente weisen dann erste Kontaktflächen auf, die mit den zweiten Kontaktflächen eines benachbart angeordneten identischen Segments die formschlüssige Verbindung ausbilden. Insbesondere bildet der Klauenpol-Stator mit der Außenumfangsfläche oder der Innenumfangsfläche der Segmente eine zylinderförmige Kontur, wobei eine Um fangsfläche von Außenumfangsfläche und Innenumfangsfläche durch die Pole der Segmente gebildet ist.

Es wird weiter eine Stator-Anordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend den beschriebenen Klauenpol-Stator sowie einen Stator-Träger, wobei der Klauenpol- Stator auf dem Stator-Träger angeordnet ist, der eine Nenn-Form des Klauenpol- Stators zumindest hinsichtlich eines Innendurchmessers oder eines Außendurch- messers des Klauenpol-Stators vorgibt.

Die Nenn-Form ist die konstruktiv vorgesehene Form des Klauenpol-Stators, also mit einer null-Abweichung vom jeweils vorgesehenen Nennmaß. Insbesondere ist ein Spalt zwischen zumindest zwei Segmenten durch zumindest elektromagnetisch leitendes erstes Material zumindest teilweise gefüllt. Insbeson dere können so z. B. durch das erste Spiel (ggf. durch andere Maße) gebildete Abstände bzw. Spalte zwischen zwei zueinander benachbarten Segmenten ge schlossen werden, so dass nur geringe elektrische Verluste im Betrieb der Stator- Anordnung auftreten.

Insbesondere ist das erste Material ein elektrisch bzw. elektromagnetisch isolie rendes Material. Insbesondere ist zumindest eine Kontaktfläche zumindest eines Segments elektrisch isolierend ausgeführt, insbesondere durch eine Beschichtung. Insbeson dere wird die Beschichtung nach einer pulvermetallurgischen Herstellung des Segments auf der Kontaktfläche angeordnet, z. B. in Form eines Lackes. Insbe sondere ist jedes Segment über mindestens eine derart elektrisch isolierte Kontakt- fläche zu einem benachbarten Segment angeordnet. Bevorzugt weist jedes Seg ment mindestens eine elektrisch isolierte Kontaktfläche auf. Besonders bevorzugt sind beide Kontaktfläche eines Segments elektrisch isoliert ausgeführt. Insbeson dere sind alle Kontaktfläche aller Segmente elektrisch isoliert ausgeführt.

Die elektrisch isolierende Kontaktfläche wird insbesondere bereits bei der pul vermetallurgischen Herstellung eines Segments durch die mit einer elektrisch iso lierenden Beschichtung versehenden Pulverpartikel realisiert. Die nachfolgende Beschichtung dient insbesondere dazu, diesen elektrisch isolierenden Zustand der Kontaktfläche sicherzustellen.

Insbesondere sind die Segmente von einem zweiten Material zumindest teilweise umfasst, so dass eine Nenn -Form des Klauenpol-Stators durch das zweite Material fixiert ist. Insbesondere ist das zweite Material während der Applikation niedrig viskos oder flüssig, so dass auch kleine Freiräume im Klauenpol-Stator dadurch gefüllt werden können. Insbesondere ist das zweite Material nicht elektrisch oder elektromagnetisch leitfähig.

Es wird weiter ein Segment für den beschriebenen Klauenpol-Stator vorgeschla gen, wobei sich das Segment ausgehend von einer Innenumfangsfläche entlang einer radialen Richtung hin zu einer Außenumfangsfläche erstreckt und in der Umfangsrichtung durch eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche und in einer axialen Richtung durch eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche begrenzt ist. Das Segment ist über die Seitenflächen mit mindestens einem weite ren Segment zur Bildung des (ringförmigen) Klauenpol-Stators verbindbar, wobei zueinander benachbart anordenbare Segmente einander über eine erste Kontakt fläche der ersten Seitenfläche oder über eine zweite Kontaktfläche der zweiten Seitenfläche kontaktieren. Die Kontaktflächen sind so geformt, dass über die Kon taktflächen jeweils eine in der Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung mit einer komplementär geformten Kontaktfläche eines benachbart anordenbaren Segments ausbildbar ist.

Insbesondere erstreckt sich zumindest eine (bevorzugt beide) der Kontaktflächen parallel zur axialen Richtung.

Insbesondere erstreckt sich ein Pol des Segments ausgehend von einer Grundflä che entlang der axialen Richtung und verjüngt sich dabei.

Insbesondere ist das Segment pulvermetallurgisch durch Verpressen und Wärme behandeln hergestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Transversalflussmaschine vorgeschla gen, zumindest umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei der Stator zumin dest zwei der vorstehend beschriebenen Klauenpol-Statoren umfasst, wobei erste Pole des ersten Klauenpol-Stators und zweite Pole des zweiten Klauenpol-Stators entlang der Umfangsrichtung wechselweise und jeweils benachbart zueinander und in der axialen Richtung einander überlappend angeordnet sind. Dabei werden die Klauenpol-Statoren so zueinander angeordnet, dass die Pole ausgehend von der Grundfläche sich entlang der axialen Richtung hin zum anderen Klauenpol- Stator erstrecken.

Die axiale Richtung ist parallel zu einer Drehachse der Transversalflussmaschine ausgerichtet.

Insbesondere erstreckt sich der Rotor ringförmig und weist entlang der Umfangs richtung eine Vielzahl von Permanentmagneten auf, wobei zwischen Rotor und Stator ein in der Umfangsrichtung umlaufender Luftspalt vorgesehen ist. Die Ausführungen zu dem Klauenpol-Stator gelten gleichermaßen für das Seg ment, die Stator-Anordnung und/oder die Transversalflussmaschine sowie umge kehrt. Die Transversalflussmaschine ist insbesondere für elektrisch betriebene Fahrräder (Pedelecs) einsetzbar.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“,„zwei te“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegen- ständen oder Größen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Rei henfolge dieser Gegenstände oder Größen zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Fi guren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Fi- guren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinie ren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Segment in einer ersten perspektivischen Ansicht;

Fig. 2: das Segment nach Fig. 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht; Fig. 3: das Segment nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht

Fig. 4: einen Klauenpol-Stator in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 5: den Klauenpol-Stator nach Fig. 4 in einer Ansicht entlang der axialen

Richtung von unten;

Fig. 6: das Segment nach Fig. 1 bis 3 in einer Ansicht entlang der axialen

Richtung von oben;

Fig. 7: eine formschlüssige Verbindung zweier Segmente des Klauenpol- Stators nach Fig. 4 und 5, in einer Ansicht entlang der axialen Rich tung von unten;

Fig. 8: eine formschlüssige Verbindung zweier Segmente eines anderen

Klauenpol-Stators, in einer Ansicht entlang der axialen Richtung von unten; Fig. 9: eine Darstellung eines magnetischen Flusses durch einen Ausschnitt eines Klauenpol-Stators nach Fig. 8, in einer Ansicht des Klauenpol- Stators entlang der axialen Richtung von unten;

Fig. 10: ein Detail der Fig. 9;

Fig. 11 : ein Detail der Fig. 10; Fig. 12: eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante einer Stator- Anordnung in einer Seitenansicht; Fig. 13: eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante einer Sta tor-Anordnung in einer Seitenansicht; Fig. 14: die Stator-Anordnung nach Fig. 12 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;

Fig. 15: die Stator-Anordnung nach Fig. 12 und 14 in einer perspektivischen

Ansicht; und

Fig. 16: die Stator-Anordnung nach Fig. 12, 14 und 15, hier mit zweitem Ma terial, in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 1 zeigt ein Segment 3 in einer ersten perspektivischen Ansicht. Fig. 2 zeigt das Segment 3 nach Fig. 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht. Fig. 3 zeigt ein Segment 3 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht. Die Fig. 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Das Segment 3 erstreckt sich ausgehend von einer Innenumfangsfläche 5 entlang einer radialen Richtung 6 hin zu einer Außenumfangsfläche 7 und ist in der Um fangsrichtung 4 durch eine erste Seitenfläche 8 und eine zweite Seitenfläche 9 und in einer axialen Richtung 10 durch eine erste Stirnfläche 11 und eine zweite Stirn fläche 12 begrenzt. Das Segment 3 ist über die Seitenflächen 11 mit weiteren Segmenten 3 zur Bildung des ringförmigen Klauenpol-Stators 1 verbindbar, wo- bei zueinander benachbart anordenbare Segmente 3 einander über eine erste Kon taktfläche 13 der ersten Seitenfläche 8 oder über eine zweite Kontaktfläche 14 der zweiten Seitenfläche 9 kontaktieren. Die Kontaktflächen 13, 14 sind so geformt, dass über die Kontaktflächen 13, 14 jeweils eine in der Umfangsrichtung 4 form schlüssige Verbindung 15 mit einer komplementär geformten Kontaktfläche 14, 13 eines benachbart anordenbaren Segments 3 ausbildbar ist. Beide Kontaktflä chen 13, 14 erstrecken sich parallel zur axialen Richtung 10.

Ein Pol 19 des Segments 3 erstreckt sich ausgehend von einer Grundfläche 22 entlang der axialen Richtung 10 und verjüngt sich dabei.

An den Stirnflächen 11, 12 der Segmente 3 sind Positionierungshilfen 34 vorge sehen, die mit korrespondierenden Positionierungshilfen 34 an den gegenüberlie genden Stirnflächen 11, 12 von benachbart angeordneten Segmenten eines ande- ren Klauenpol-Stators 1 Zusammenwirken (hier: Erhebungen und Vertiefungen).

Die Kontaktflächen 13, 14 erstrecken sich zwischen einem ersten Radius 16 und einem zweiten Radius 17 entlang der radialen Richtung 10 mäanderförmig. Die Pole 19 sind in der radialen Richtung 6 außerhalb der Kontaktflächen 13, 14 angeordnet.

An jeder Seitenfläche 8, 9 des Segments 3 ist eine Kontaktfläche 13, 14 vorgese hen. Die Kontaktfläche 13, 14 umfasst eine Teilfläche der Seitenfläche 8, 9. Die Kontaktflächen 13, 14 erstrecken sich über jeweils die gesamte Erstreckung der Seitenfläche 8, 9 entlang der axialen Richtung 10. Die Kontaktflächen 13, 14 er strecken sich nur über einen Teil der Erstreckung der Seitenfläche 8, 9 entlang der radialen Richtung 6. Entlang der radialen Richtung 6 erstrecken sich die Kontaktflächen 13, 14 mäan derförmig, wobei durch die mäandernde Form der Kontaktflächen 13, 14 die formschlüssige Verbindung 15 mit einem benachbart angeordneten Segment 3 gebildet wird. Die Kontaktflächen 13, 14 weisen entlang des mäanderförmigen Verlaufs einen kleinsten Krümmungsradius 18 auf. Hier weisen Kontaktflächen 13, 14 entlang des mäanderförmigen Verlaufs einen ausschließlich gekrümmten Verlauf auf. Hier sind also in der radialen Richtung 6 keine geradlinigen Bereiche der Kontaktflächen 13, 14 vorgesehen. D. h. das jeder Punkt der Kontaktflächen 13, 14 entlang der radialen Richtung 6 durch einen (sich entlang der radialen Richtung 6 verändernden) Krümmungsradius 18 gebildet ist.

Die Kontaktflächen 13, 14 erstrecken sich entlang des mäanderförmigen Verlaufs über eine Länge 20, die um einen Faktor größer ist als ein Abstand 21 zwischen dem ersten Radius 16 und dem zweiten Radius 17 entlang der radialen Richtung 6. Infolge des mäanderförmigen Verlaufs werden also die Kontaktflächen 13, 14 in der radialen Richtung 6 verlängert (gegenüber einem geradlinigen Verlauf zwi schen dem ersten Radius 16 und dem zweiten Radius 17 entlang der radialen Richtung 6) und somit vergrößert.

Fig. 4 zeigt einen Klauenpol-Stator 1 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 5 zeigt den Klauenpol-Stator 1 nach Fig. 4 in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 10 von unten. Die Fig. 4 und 5 werden im Folgenden gemeinsam be schrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 3 wird Bezug genommen.

Der Klauenpol-Stator 1 ist durch eine Vielzahl der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Segmente 3 gebildet, die entlang einer Umfangsrichtung 4 nebeneinander ange ordnet den ringförmigen Klauenpol-Stator 1 bilden. Jedes Segment 3 erstreckt sich ausgehend von einer Innenumfangsfläche 5 entlang einer radialen Richtung 6 hin zu einer Außenumfangsfläche 7 und ist in der Umfangsrichtung 4 durch eine erste Seitenfläche 8 und eine zweite Seitenfläche 9 und in einer axialen Richtung 10 durch eine erste Stirnfläche 11 und eine zweite Stirnfläche 12 begrenzt. Jedes Segment 3 ist über die Seitenflächen 8, 9 mit weiteren Segmenten 3 zur Bildung des ringförmigen Klauenpol-Stators 1 verbunden. Zueinander benachbart ange- ordnete Segmente 3 kontaktieren einander über eine erste Kontaktfläche 13 der ersten Seitenfläche 8 oder über eine zweite Kontaktfläche 14 der zweiten Seiten fläche 9 des jeweiligen Segments 3 (siehe auch Fig. 1 bis 3) und bilden über die Kontaktflächen 13, 14 eine in der Umfangsrichtung 4 formschlüssige Verbindung 15 aus.

Die Pole 19 sind in der radialen Richtung 6 außerhalb der Kontaktflächen 13, 14 angeordnet. Hier sind alle Segmente 3 identisch zueinander ausgeführt, so dass das erste Seg ment 3 über dessen erste Kontaktfläche 13 das zweite Segment 3 über dessen zweite Kontaktfläche 14 kontaktiert. Gleiches gilt dann entsprechend für die ande re zweite Seitenfläche 9 des ersten Segments 3 und die dort angeordnete zweite Kontaktfläche 14.

Der Klauenpol-Stator 1 ist in der Umfangsrichtung 4 umlaufend ausgebildet und weist einen größten ersten Durchmesser 29 als einen größten Nenndurchmesser auf, wobei infolge des ersten Spiels 24 (siehe Fig. 7) der Klauenpol-Stator 1 so verformbar ist, dass ein größter zweiter Durchmesser 30 (in Fig. 5 angedeutet) des verformten Klauenpol-Stators 1 um ein Mindestmaß von dem ersten Durchmesser 29 abweicht.

Fig. 6 zeigt das Segment 3 nach Fig. 1 bis 3 ein einer Ansicht entlang der axialen Richtung 10 von oben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 bis 5 wird Bezug genom- men.

Das größere erste Spiel 24 ermöglicht, dass bei der Herstellung der Segmente 3 eine geringere Anforderung an die Toleranz der Segmente 3 gestellt werden kann. Damit kann eine erste Toleranz 41 in Bezug auf die Umfangsrichtung 4 gegenüber der zweiten Toleranz 42 in Bezug auf die radiale Richtung 6 vergrößert werden.

Fig. 7 zeigt eine formschlüssige Verbindung 15 zweier Segmente 3 des Klauen- pol-Stators 1 nach Fig. 4 und 5, in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 10 von unten. Fig. 8 zeigt eine formschlüssige Verbindung 15 zweiter Segmente 3 eines anderen Klauenpol-Stators 1, in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 10 von unten. Die Fig. 7 und 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Fig. 1 bis 6 wird Bezug genommen.

Erkennbar sind die Pole 19 des anderen Klauenpol-Stators 1 an einer Innenum- fangsfläche 5 jedes Segments 3 angeordnet.

Das erste Spiel 24 zwischen den benachbarten Segmenten 3 ermöglicht eine Ver schiebung der Segmente 3 relativ zueinander entlang der Umfangsrichtung 4. Das zweite Spiel 25 zwischen den benachbarten Segmenten 3 ermöglicht eine geringe re Verschiebung der Segmente 3 relativ zueinander entlang der radialen Richtung 6

Beide Klauenpol-Statoren 1 sind in der Umfangsrichtung 4 umlaufend ausgebildet und weisen einen größten ersten Durchmesser 29 als einen größten Nenndurch messer auf, wobei infolge des ersten Spiels 24 der Klauenpol-Stator 1 so verform bar ist, dass ein größter zweiter Durchmesser 30 des verformten Klauenpol- Stators 1 von dem ersten Durchmesser 29 abweicht. In Fig. 8 ist dargestellt, dass der zweite Durchmesser 30 bei auseinandergezogenen Segmenten 3 größer ist als der erste Durchmesser 29.

Durch das Auseinanderziehen oder Zusammenschieben der Segmente 3 und das Einstellen eines zweiten Durchmessers 30 kann z. B. während einer Montage des Klauenpol-Stators 1 bzw. einer Stator-Anordnung 31 der ringförmige Klauenpol- Stator 1 auf einem Stator-Träger 32 einfacher angeordnet werden, z. B. entlang einer axialen Richtung 10 aufgeschoben werden. Der Nenndurchmesser des Klau enpol-Stators 1 wird dann nach dem Aufschieben bzw. Anordnen z. B. durch den Stator-Träger 32 vorgegeben, an dem der Klauenpol-Stator 1 durch Verändern des ersten Spiels 24 dann ggf. spielfrei bzw. spaltfrei angeordnet wird.

Eine Kontaktfläche 13, 14 im Bereich des zweiten Spiels 25 verläuft im Wesentli chen entlang der Umfangsrichtung 4 und hier parallel zur axialen Richtung 10 sowie quer zur radialen Richtung 6.

Eine Kontaktfläche 13, 14 im Bereich des ersten Spiels 24 verläuft im Wesentli chen entlang der radialen Richtung 6 und hier parallel zur axialen Richtung 10 sowie quer zur Umfangsrichtung 4.

Ein z. B. infolge des ersten Spiels 24 auftretender Spalt 33 zwischen den Kontakt flächen 13, 14 zweier benachbarter Segmente 3 kann durch zumindest elektro magnetisch leitendes erstes Material 35 gefüllt sein bzw. werden. Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines magnetischen Flusses 43 durch einen Aus schnitt eines Klauenpol-Stators 1 nach Fig. 8, in einer Ansicht des Klauenpol- Stators 1 entlang der axialen Richtung 10 von unten (also von der Grundfläche 22 bzw. von der zweiten Stirnfläche 12). Fig. 10 zeigt ein Detail der Fig. 9. Fig. 11 zeigt ein Detail der Fig. 10. Die Fig. 9 bis 11 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 8 wird Bezug genommen.

In den Fig. 9 bis 11 ist die Strömungsrichtung 44 des magnetischen Flusses 43 durch den Klauenpol-Stator 1 im Betrieb der Transversalflussmaschine 2 darge stellt. Erkennbar verläuft die Strömungsrichtung 44 im Bereich der Kontaktflä- chen 13, 14 und der formschlüssigen Verbindung 15 der Segmente 3 hauptsäch lich entlang der radialen Richtung 6.

Bei der vorgeschlagenen Anordnung des ersten Spiels 24 (wirksam in der Um- fangsrichtung 4) und dem kleineren zweiten Spiel 25 (wirksam in der radialen Richtung 6) kann berücksichtigt werden, dass sich in den Bereichen, die von dem magnetischen Fluss 43 durchströmt werden, nur geringe Spalte 33 zwischen be nachbarten Segmenten 3 ergeben. Dabei ist der im Betrieb des Klauenpol-Stators 1 auftretende Verlauf (die Strömungsrichtung 44) des magnetischen Flusses 43 zu berücksichtigen.

In Fig. 11 ist verdeutlicht, dass Kontaktflächen 13, 14 im Bereich des zweiten Spiels 25 im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung 4 und hier parallel zur axialen Richtung 10 sowie quer zur radialen Richtung 6 verlaufen. Das nur gerin- ge zweite Spiel 25 stellt sicher, dass in diesen Bereichen keine oder nur sehr klei ne Spalte 33 auftreten, so dass der magnetische Fluss 43 möglichst verlustfrei von einem Segment 3 hin zum anderen Segment 3 geleitet werden kann.

Fig. 12 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante einer Sta- tor- Anordnung 31 in einer Seitenansicht. Fig. 13 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante einer Stator-Anordnung 31 in einer Seitenan sicht. Die Fig. 12 und 13 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 8 wird Bezug genommen. Die Stator- Anordnung 31 umfasst mehrere (hier sechs) Klauenpol-Statoren 1, wobei zwischen jeweils zwei Klauenpol-Statoren 1, die über ihre erste Stirnflä chen 11 einander kontaktieren und deren Pole 19 entlang der Umfangsrichtung 4 nebeneinander und dabei in der axialen Richtung 10 einander überlappend ange ordnet sind, eine in der Umfangsrichtung 4 verlaufende Spule 40 angeordnet ist. Die Stator-Anordnung 31 umfasst weiter einen Stator-Träger 32, auf dem die Klauenpol-Statoren 1 angeordnet sind. Der Stator-Träger 32 gibt eine Nenn-Form der Klauenpol-Statoren 1 hinsichtlich eines Innendurchmessers (erstreckt sich zwischen der Innenumfangsfläche 5 der Klauenpol-Statoren 1) vor. Die Klauen- pol-Statoren 1 werden auf den Stator-Träger 32 nach Fig. 12 entlang der axialen Richtung 10 aufgeschoben. Der Stator-Träger 32 weist dazu eine rein zylindrische äußere Form auf, an den sich die Innenumfangsfläche 5 der Klauenpol-Statoren 1 anlegen. In Fig. 13 ist dargestellt, dass der Stator-Träger 32 an einem ersten Ende 38 und an einem zweiten Ende 39 jeweils einen sich ausgehend von der ansonsten zylind rischen äußeren Form in der radialen Richtung 6 nach außen erstreckende Absätze 37 aufweist. Infolge dieser Absätze 37 ist ein Aufschieben der Klauenpol-Statoren 1 entlang der axialen Richtung 10, wenn diese eine Nenn-Form aufweisen, un- möglich. Infolge des ersten Spiels 24 können die einzelnen Segmente 3 nun aus einandergezogen werden, so dass der Klauenpol-Stator 1 einen vergrößerten zwei ten Durchmesser 30 aufweist. In diesem Zustand können die Klauenpol-Statroen 1 entlang der axialen Richtung 10 auf den Stator-Träger 32 auch über den Absatz 37 hinweg aufgeschoben werden.

Fig. 14 zeigt die Stator-Anordnung 31 nach Fig. 12 in einer perspektivischen An sicht im Schnitt. Fig. 15 zeigt die Stator-Anordnung 31 nach Fig. 12 und 14 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 16 zeigt die Stator-Anordnung 31 nach Fig. 12, 14 und 15, hier mit zweitem Material 36, in einer perspektivischen Ansicht. Die Fig. 14 bis 16 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausfüh rungen zu den Fig. 12 und 13 wird Bezug genommen.

Die Stator- Anordnung 31 umfasst die sechs Klauenpol-Statoren 1, wobei zwi schen jeweils zwei Klauenpol-Statoren 1 eine in der Umfangsrichtung 4 verlau- fende Spule 40 angeordnet ist. Die Stator-Anordnung 31 umfasst weiter einen Stator-Träger 32, auf dem die Klauenpol-Statoren 1 angeordnet sind.

Insbesondere kann in dem Zustand gemäß Fig. 12 bis 15 ein erstes Material 35 angeordnet werden, so dass ggf. vorliegende Spalte 33 zwischen den Kontaktflä chen 13, 14 der Segmente mit dem ersten Material 35 gefüllt werden können.

In Fig. 16 ist dargestellt, dass die Klauenpol-Statoren 1 bzw. die Segmente 3 von einem zweiten Material 36 zumindest teilweise umfasst sind, so dass eine Nenn- Form der Klauenpol-Statoren 1 durch das zweite Material 36 fixiert ist. Insbeson dere ist das zweite Material 36 während der Applikation niedrigviskos oder flüs sig, so dass auch kleine Freiräume im Klauenpol-Stator 1, z. B. zwischen Spule 40 und Segmenten 3, dadurch gefüllt werden können. In Fig. 16 ist eine aus der WO 2018/166858 Al bekannte Transversalflussmaschi ne 2 angedeutet. Die Transversalflussmaschine 2 umfasst unter anderem einen Stator 26 und einen Rotor 27, wobei der Stator 26 hier sechs der Klauenpol- Statoren 1 umfasst. Es werden jeweils zwei Klauenpol-Statoren 1 entlang der axi alen Richtung 10 nebeneinander angeordnet, wobei sie über die ersten Stimflä- chen 11 einander kontaktieren wobei jeweils die Pole 19 von zwei Klauenpol- Statoren 1 entlang der Umfangsrichtung 4 wechselweise und jeweils benachbart zueinander und in der axialen Richtung 10 einander überlappend angeordnet sind. Dabei werden die Klauenpol-Statoren 1 so zueinander angeordnet, dass die Pole 19 ausgehend von der Grundfläche 22 sich entlang der axialen Richtung 10 hin zum anderen Klauenpol-Stator 1 erstrecken. Zwischen diesen Klauenpol-Statoren 1 ist jeweils eine Spule 40 angeordnet.

Die axiale Richtung 10 ist parallel zu einer Drehachse 32 der Transversalflussma schine 2 ausgerichtet. Der Rotor 27 erstreckt sich ringförmig und weist entlang der Umfangsrichtung 4 eine Vielzahl von Permanentmagneten 45 auf, wobei zwischen Rotor 27 und Sta tor 26 ein in der Umfangsrichtung 4 umlaufender Luftspalt vorgesehen ist.

B ezugszei chenli ste

I Klauenpol-Stator

2 Transversalflussmaschine

3 Segment

4 Umfangsrichtung

5 Innenumfangsfläche

6 radiale Richtung

7 Außenumfangsfläche

8 erste Seitenfläche

9 zweite Seitenfläche

10 axiale Richtung

I I erste Stirnfläche

12 zweite Stirnfläche

13 erste Kontaktfläche

14 zweite Kontaktfläche

15 Verbindung

16 erster Radius

17 zweiten Radius

18 Krümmungsradius

19 Pol

20 Länge

21 Abstand

22 Grundfläche

23 Verjüngung

24 erstes Spiel

25 zweites Spiel

26 Stator 27 Rotor

28 Drehachse

29 erster Durchmesser

30 zweiter Durchmesser 31 Stator- Anordnung

32 Stator-Träger

33 Spalt

34 Positionierungshilfe

35 erstes Material 36 zweites Material

37 Absatz

38 erstes Ende

39 zweites Ende

40 Spule

41 erste Toleranz

42 zweite Toleranz

43 magnetischer Fluss

44 Strömungsrichtung

45 Permanentmagnet