Transversalflussmaschine

Kraft (in x-Richtung) auf einen Eisenkern im Luftspalt: Eine Spule ist um einen feststehenden Eisenkern gewickelt. Im Luftspalt befindet sich ein zweiter nach links und rechts beweglicher Kern. Erstes und zweites Bild: Es wirkt eine Kraft auf den Kern. Drittes Bild: Der Kern ist genau in der Mitte und es wirkt keine Kraft mehr.

Die Transversalflussmaschine (Abk. TFM) oder Axialflussmaschine ist eine elektrische Maschine, die im Gegensatz zu den normalen Maschinen mit Durchmesserwicklung eine Umfangswicklung hat. Der magnetische Fluss verläuft transversal (senkrecht) zur Drehebene.

• Bei normalen Maschinen ist die geschlossene Feldlinie sichtbar, wenn die Maschine in der X-Y-Ebene bzw. r-φ-Ebene geschnitten wird. Sie verläuft radial in der Drehebene (r-φ-Ebene) oder senkrecht zur Drehachse.
• Im Gegensatz dazu verlaufen die Flusslinien bei der TFM axial in der r-z-Ebene parallel zur Drehachse.

Die Vorteile dieser Konstruktion sind:

• Entkopplung des magnetischen und elektrischen Kreises, unabhängige Dimensionierung
• Wegfall der Wickelköpfe, die nicht zur Momenterzeugung beitragen
• Dadurch wird eine viel feinere Polteilung möglich: kleine Drehzahl mit großem Moment, Wegfall von Getrieben.

Die schwerwiegendesten Nachteile sind die sehr aufwendige mechanische Konstruktion und die hohe Drehmomentwelligkeit.
Die Drehmomentwelligkeit kann jedoch durch eine geeignete Stromregelung mit einer nichtlinearen positionsabhängigen Kennlinie reduziert werden, jedoch befinden sich derartige Regelungsverfahren noch in der Entwicklung.

Transversalflussreluktanzmaschine (TFRM)

Die Zeichnung auf der rechten Seite veranschaulicht das Prinzip der Reluktanzkraft, das in der Transversalflussreluktanzmaschine (TFRM) seine Anwendung findet. Mindestens 3 Phasen werden bei diesem Maschinentyp benötigt, um ein definiertes Drehmoment zu erzeugen. Dabei werden die 3 Phasen wie auch bei anderen Maschinen abwechselnd bestromt.

Lineares Teilstück einer Transversalflussmaschine.

Die Zeichnung links zeigt eine permanentmagnetisch erregte Transversalflussmaschine (TFPM). Es handelt sich um ein lineares Teilstück, welches man sich verlängert und zu einem Kreis gebogen (egal in welcher Richtung) als eine runde elektrische Maschine vorstellen kann. Das Eisen ist im Bild Grau, die Farben Grün und Rot markieren den Süd- und Nordpol der Magnete. Im Gegensatz zur TFRM (bei der man sich statt der Magnete einfach ein nichtmagnetisches Material denken kann) gibt es eine Kraftwirkung und eine Rastposition, die von der Stromrichtung abhängig ist.