CN116034532A - 电动马达和用于运行电动马达的方法 - Google Patents

Abstract

一种电动马达(1)，其具有至少一个定子(2)，该定子沿着轴向方向(5)在第一端侧(3)和第二端侧(4)之间延伸并且在第一端侧(3)处具有环形的轭(6)并且从轭(6)出发具有多个芯(7)，所述多个芯分别沿着轴向方向(5)在第一长度(8)上延伸直至第二端侧(4)并且沿着周向方向(9)并排布置，其中，在每个芯(7)处布置有线圈(10)，该线圈从轭(6)出发沿着轴向方向(5)在第二长度(11)上朝向第二端侧(4)延伸，其中，第二长度(11)小于第一长度(8)，使得每个芯(7)的区段(12)沿着轴向方向(5)越过相应的线圈(10)延伸；其中，马达(1)附加地包括至少一个第一转子(13)，所述第一转子至少在第二端侧(4)处沿着轴向方向(5)布置在线圈(10)和第二端侧(4)之间。

Description

电动马达和用于运行电动马达的方法

技术领域

本发明涉及一种电动马达，其中，该电动马达包括至少一个定子以及一个转子。

背景技术

存在如下持续的需求：在结构尺寸方面缩小电动马达或扩展所述电动马达的功能。

发明内容

本发明的任务由此出发，提出一种能够实现这些方面的电动马达。尤其应说明一种电动马达，在该电动马达中，两个转子可以经由唯一的定子彼此独立地运行。在该应用情况方面，提供电动马达的有利结构形式。

为了解决这些任务，提出了根据权利要求1的特征的电动马达、根据权利要求9的用于运行电动马达的第一方法以及根据权利要求10的用于运行电动马达的第二方法。有利的改进方案是从属权利要求的主题。在权利要求中单个列出的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合，并且可以通过说明书中的阐释性事实和附图中的细节进行补充，其中，示出了本发明的另外的实施变型方案。

如下电动马达有助于此，该马达具有至少一个定子，该定子沿着轴向方向在第一端侧和第二端侧之间延伸并且在第一端侧处具有环形的轭并且从轭出发具有多个芯，所述多个芯分别沿着轴向方向在第一长度上延伸直至第二端侧并且沿着周向方向并排布置。

在每个芯处布置有线圈，该线圈从轭出发沿着轴向方向在第二长度上朝向第二端侧延伸。第二长度小于第一长度，使得每个芯的区段沿着轴向方向越过相应的线圈延伸。马达附加地包括至少一个第一转子，该第一转子至少在第二端侧处沿着轴向方向布置在线圈和第二端侧之间，其中，第一转子在马达的运行中(基本上)使用由定子产生的磁通量的沿着径向方向取向的第一分量来驱动第一转子。

尤其是，在此将根据轴向通量马达的结构类型构建的定子与根据径向通量马达的结构类型构建和布置的第一转子相组合。

在轴向通量马达中，定子和转子沿着轴向方向并排布置，其中，转子具有磁极，所述磁极与线圈或芯沿着轴向方向相对而置地且必要时至少沿着轴向方向对齐地(即例如在相同的直径上)布置。定子具有从环形的基体(轭)出发沿着轴向方向延伸的芯和线圈。线圈或芯的数量和转子的磁极的数量可以彼此不同或彼此对应。

在轴向通量马达中，基本上使用由定子产生的磁通量的沿着轴向方向取向的第二分量来驱动转子。

在径向通量马达中，定子和转子沿着径向方向并排布置，其中，转子具有磁极，所述磁极与线圈或芯沿着径向方向相对而置地且必要时至少沿着径向方向对齐地(即例如沿着轴向方向在相同区段上)布置。在定子中，定子齿或芯从环形的基体(轭)出发在径向方向上向内或向外延伸。

在径向通量马达中，基本上使用由定子产生的磁通量的沿着径向方向取向的第一分量来驱动转子。

电动马达的定子尤其具有软磁材料，例如所谓的“软磁复合材料”(SMC)，或由电工板和SMC构成的组合。定子的芯优选由软磁材料压制且烘烤地制成。SMC材料在此没有被烧结。而是在低于熔化温度的温度(然而该温度足以使芯持久保持其几何形状)上进行调温。

相应的转子尤其例如在凹部中具有永磁体和/或软磁元件。优选地，可以利用永磁体形成永久激励的同步或无刷直流马达，缩写BLDC，而例如利用软磁元件可以提供磁阻马达作为电动马达。

相应的转子备选地可实施为笼式转子或短路式转子或实施为滑环转子，其中，于是构造异步电机。

尤其是，转子至少部分地在烧结技术上制造。尤其是，在烧结技术上可以非常简单地在转子处构造复杂的结构。

定子的构造、尤其是在使用SMC情况下的构造以及还与转子相关的其他细节例如从WO 2016/066714 A1中得知。

尤其是，在马达的运行中，在定子和第一转子之间作用的驱动力可以在第一转子的如下区域中生成，该区域在径向方向上至少布置在芯内或在芯外。

尤其是，第一转子如此构造，使得该区域(即例如转子的磁极)在径向方向上仅布置在芯内或仅布置在芯外。

备选地，第一转子如此构造，使得设置有两个区域，即在径向方向上在芯内的区域和在芯外的区域。在该设计方案中，两个区域彼此机械地联结，其中，在相应的区域中存在的磁极数是相同的。因此，可以提供如下电动马达，利用该电动马达一方面可以实现较高转矩，并且在该电动马达中，与使用根据轴向通量马达的结构类型构建的转子相比，产生仅较小的、在轴向方向上作用的合力。

优选地，马达至少包括第一转子和所述第二转子，其中，一个转子的区域在径向方向上布置在芯外，而另一个转子的区域在径向方向上布置在芯内。在马达中，尤其是至少两个转子可以经由唯一的定子彼此独立地运行。

对于具有两个转子的这种结构形式，得出特别有利的运行类型，所述运行类型在下面进行阐释。

尤其是，马达附加地包括转子部件，该转子部件形成第三转子或者形成第一转子的一部分或第二转子的一部分。转子部件沿着轴向方向布置在定子旁边。转子部件在马达的运行中使用由定子产生的磁通量的沿着轴向方向取向的第二分量来驱动转子部件。

尤其是，转子部件根据轴向通量马达的结构类型构建。在轴向通量马达中，定子和转子部件沿着轴向方向并排布置，其中，转子部件具有磁极，所述磁极与定子的线圈或芯沿着轴向方向相对而置地且必要时至少沿着轴向方向对齐地(即例如在相同的直径上)布置。

转子部件可构造独立的第三转子，使得马达具有第一转子和第三转子或者附加地具有第二转子。第三转子也可以实施成与第一转子机械联结，或者如果存在的话，与第二转子机械联结。在机械联结的情况下，多个相关转子或一个相关转子和转子部件具有相同的磁极数量。

尤其是，马达包括至少两个转子，其中，转子具有彼此不同的磁极数，使得转子可以至少以不同的转速或以不同的转动方向运行。每个转子在此直接由定子的转动场驱动。在此不需要传动装置或变速装置。

如果马达设计为同步电机，则必须提供与相关转子的相应位置固定相关联的由定子产生的转动场。在此，转动场尤其可以根据每个转子的位置或仅根据一个转子的位置尤其是作为折衷来提供。在后一种情况下，相应至少一个其他转子于是必须跟随该转动场。

尤其是，例如一个转子可以经由定子的转动场以另一个转子的两倍转速运行，必要时以相反的转动方向运行。因此，通过所提出的具有仅一个定子但至少两个转子的马达可以代替两个已知的马达，在所述两个已知的马达中，经由一个定子总是可运行仅一个转子。

尤其是，马达包括至少两个转子，其中，至少一个转子具有用于同步电机的第一结构形式，而至少另一个转子具有用于异步电机的第二结构形式，其中，在马达的运行中，定子的转动场根据第一结构形式的转子取向，而第二结构形式的转子以滑移方式跟随转动场。由此，可以简化转动场的调节，因为第二结构形式的转子被动地跟随转动场。

尤其是，马达包括至少两个转子，其中，转子具有不同的起动力矩，使得一个转子能够以一个转速运行，而另一个转子静止不动。尤其是，可以运行一个转子用于对另一个转子进行调温。

尤其是，马达包括至少两个转子，其中，一个转子具有用于输送流体的流体输送几何结构，其中，流体的输送设置用于对另一个转子进行调温。尤其是，流体输送几何结构根据泵的类型实施，使得转子的转动引起流体在特定的、尤其是保持不变的方向上的运动。

此外，提出了一种用于运行电动马达、尤其是所描述的马达的(第一)方法。马达具有一个定子和至少两个转子，其中，一个转子具有第一磁极数，而另一个转子具有第二磁极数，其中，转子至少以不同的转速或以不同的转动方向运行。在马达中，尤其是至少两个转子可以经由唯一的定子彼此独立地运行。

每个转子在此直接由定子的转动场驱动。在此不需要传动装置或变速装置。

提出了一种用于运行电动马达、尤其是所描述的马达的(第二)方法。马达具有一个定子和至少两个转子，其中，转子具有不同的起动力矩，使得一个转子以一个转速运行，而另一个转子静止不动。在马达中，尤其是至少两个转子可以经由唯一的定子彼此独立地运行。

对于马达的阐述内容尤其同样适用于所描述的方法，并且反之亦然。

不定冠词(“一”、“一个”)的使用、尤其是在权利要求和反映权利要求的描述中的使用应理解为不定冠词而不是数词。相应随之引入的术语或部件因此应如此理解：这些术语或部件至少存在一次，并且尤其是也可以存在多次。

预防性地应注意的是，在此使用的数词(“第一”、“第二”、“第三”、……)主要(仅)用于区分多个相同类型的对象、尺寸或过程，即尤其是不强制性地预设这些对象、尺寸或过程相对于彼此的相关性和/或顺序。如果应需要相关性和/或顺序，则这在此明确说明或者对于本领域技术人员而言在研究具体描述的实施例时是显而易见的。

附图说明

下面依据附图更详细地阐释本发明以及技术环境。应指出的是，本发明不应受限于所示的实施例。尤其是，除非另有明确说明，还可以提取附图中阐释的事实的部分方面并将其与本说明书和/或附图中的其他组成部分和认识相组合。相同的附图标记表示相同的对象，从而必要时可以补充地使用其他附图中的阐释内容。其中示意性地：

图1以透视图示出了电动马达的第一实施变型方案；

图2以透视图示出了图1的电动马达；

图3以侧视图示出了根据图1和图2的电动马达；

图4以透视图示出了电动马达的第二实施变型方案；

图5以透视图示出了电动马达的第三实施变型方案；以及

图6以侧视图示出了电动马达的第四实施变型方案。

具体实施方式

图1以透视图示出了电动马达1的第一实施变型方案。图2以透视图示出了根据图1的电动马达1。图3以侧视图示出了根据图1和图2的电动马达1。下面共同地描述图1至图3。

电动马达1具有定子2，定子在第一端侧3和第二端侧4之间沿着轴向方向5延伸并且在第一端侧3处具有环形的轭6并且从轭5出发具有多个芯7，所述多个芯分别沿着轴向方向5在第一长度8上延伸直至第二端侧4并且沿着周向方向9并排布置。在每个芯7处布置有线圈10，该线圈从轭6出发沿着轴向方向5在第二长度11上朝向第二端侧4延伸。第二长度11小于第一长度8，使得每个芯7的区段12沿着轴向方向5越过相应的线圈10延伸。马达1附加地具有第一转子13和第二转子19，所述第一转子和第二转子布置在第二端侧4处并且分别沿着轴向方向5布置在线圈10和第二端侧4之间。在马达1的运行中，第一转子13和第二转子19(基本上)使用由定子2产生的磁通量16的沿着径向方向14取向的第一分量15来进行驱动。

根据轴向通量马达的结构类型构建的定子2与分别根据径向通量马达的结构类型构建和布置的第一转子13和第二转子19进行组合。

在轴向通量马达中，定子2和第三转子21(参见图5和图6)沿着轴向方向5并排布置，其中，转子21具有磁极26，所述磁极与线圈10或芯7沿着轴向方向5相对而置地且沿着轴向方向5对齐地(在相同的直径上)布置。

在轴向通量马达中，基本上使用由定子2产生的磁通量16的沿着轴向方向5取向的第二分量22来驱动转子21。

在径向通量马达中，定子2和转子13,19沿着径向方向14并排布置，其中，转子13,19具有磁极26，所述磁极与线圈10或芯7沿着径向方向14相对而置地且必要时至少沿着径向方向14对齐地(沿着轴向方向5在相同区段12上)布置。

在径向通量马达中，基本上使用由定子2产生的磁通量16的沿着径向方向14取向的第一分量15来驱动转子13,19。

在马达1的运行中，作用在定子2和第一转子13以及第二转子19之间的驱动力17可以在第一转子13的区域18中以及在第二转子19的区域18中生成，所述第一转子的区域和所述第二转子的区域分别在径向方向14上布置在芯7内(第二转子19)和在芯外(第一转子13)。

第一转子13和第二转子19分别如此构造，使得转子13,19的区域18和磁极26分别在径向方向14上仅布置在芯7内或仅布置在芯外。

马达1包括第一转子13和第二转子19，其中，第一转子13的区域18在径向方向14上布置在芯7外，而第二转子19的区域18在径向方向14上布置在芯7内。

在此，转子13,19具有相同的磁极数，也就是说每个转子13,19具有十二个磁极26。

图4以透视图示出了电动马达1的第二实施变型方案。参考对于图1至图3的阐述内容。

与第一实施变型方案不同，根据第二实施变型方案的电动马达1具有仅一个转子，即第二转子19，其中，第二转子19的区域18在径向方向14上布置在芯7内。

第二转子19具有用于输送流体的流体输送几何结构23，其中，流体的输送可设置用于例如对其他转子进行调温。流体输送几何结构23根据泵的类型实施，使得第二转子19的转动引起流体在特定方向(在此基本上轴向方向5)上的运动。

第二转子19布置在第一轴24上。

图5以透视图示出了电动马达1的第三实施变型方案。参考对于图2的阐述内容。

与第二实施变型方案不同，根据第三实施变型方案的马达1具有两个转子，即除了第二转子19(其区域18在径向方向14上布置在芯7内)之外还具有第三转子21。

根据第三实施变型方案的马达1包括转子部件20，该转子部件形成第三转子21。转子部件20沿着轴向方向5布置在定子2旁边。在马达1的运行中，转子部件20使用由定子2产生的磁通量16的沿着轴向方向5取向的第二分量22来驱动转子部件20。

该转子部件20根据轴向通量马达的结构类型构建。在轴向通量马达中，定子2和转子部件20沿着轴向方向5并排布置，其中，转子部件20具有磁极26，所述磁极与定子2的线圈10或芯7沿着轴向方向5相对而置地且必要时至少沿着轴向方向5对齐地(即例如在相同的直径上)布置。

转子部件20构造独立的第三转子21，使得马达1具有第二转子19和第三转子21。

第二转子19包括用于输送流体的流体输送几何结构23，其中，流体的输送设置用于对第三转子21进行调温。

图6以侧视图示出了电动马达1的第四实施变型方案。参考对于图1至图5的阐述内容。

马达1包括第一转子13和第二转子19，其中，第一转子13的区域18在径向方向14上布置在芯7外，而第二转子19的区域18在径向方向14上布置在芯7内。第一转子13与第一轴24抗转动地连接。

发动机1附加地包括转子部件20，该转子部件形成第二转子19的一部分。转子部件20沿着轴向方向5布置在定子2旁边。在马达1的运行中，转子部件20使用由定子2产生的磁通量16的沿着轴向方向5取向的第二分量22来驱动转子部件20。

第二转子19和转子部件20彼此联结并且经由转子部件20与第二轴25抗转动地连接。

附图标记列表

1 马达

2 定子

3 第一端侧

4 第二端侧

5 轴向方向

6 轭

7 芯

8 第一长度

9 周向方向

10 线圈

11 第二长度

12 区段

13 第一转子

14 径向方向

15 第一分量

16 磁通量

17 驱动力

18 区域

19 第二转子

20 转子部件

21 第三转子

22 第二分量

23 流体输送几何结构

24 第一轴

25 第二轴

26 磁极

Claims (10)

1.一种电动马达(1)，其具有至少一个定子(2)，所述定子沿着轴向方向(5)在第一端侧(3)和第二端侧(4)之间延伸并且在所述第一端侧(3)处具有环形的轭(6)并且从所述轭(6)出发具有多个芯(7)，所述多个芯分别沿着所述轴向方向(5)在第一长度(8)上延伸直至所述第二端侧(4)并且沿着周向方向(9)并排布置，其中，在每个芯(7)处布置有线圈(10)，所述线圈从所述轭(6)出发沿着所述轴向方向(5)在第二长度(11)上朝向所述第二端侧(4)延伸，其中，所述第二长度(11)小于所述第一长度(8)，使得每个芯(7)的区段(12)沿着所述轴向方向(5)越过相应的线圈(10)延伸；其中，所述马达(1)附加地包括至少一个第一转子(13)，所述第一转子至少在所述第二端侧(4)处沿着所述轴向方向(5)布置在所述线圈(10)和所述第二端侧(4)之间，其中，所述第一转子(13)在所述马达(1)的运行中使用由所述定子(2)产生的磁通量(16)的沿着径向方向(14)取向的第一分量(15)来进行驱动。

2.根据权利要求1所述的马达(1)，其中，在所述马达(1)的运行中，在所述定子(2)和所述第一转子(13)之间作用的驱动力(17)能够在所述第一转子(13)的区域(18)中生成，所述第一转子的区域在所述径向方向(14)上至少布置在所述芯(7)内或在所述芯外。

3.根据权利要求2所述的马达(1)，其至少包括所述第一转子(13)和所述第二转子(19)，其中，一个转子(13,19)的区域(18)在径向方向(14)上布置在所述芯(7)外，而另一个转子(19,13)的区域(18)在径向方向(14)上布置在所述芯(7)内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的马达(1)，其附加地包括转子部件(20)，所述转子部件形成第三转子(21)或者形成第一转子(13)的一部分或第二转子(19)的一部分，其中，所述转子部件(20)沿着所述轴向方向(5)布置在所述定子(2)旁边，其中，所述转子部件(20)在所述马达(1)的运行中使用由所述定子(2)产生的磁通量(16)的沿着所述轴向方向(5)取向的第二分量(22)来进行驱动。

5.根据前述权利要求3和4中任一项所述的马达(1)，其包括至少两个转子(13,19,21)，其中，所述转子(13,19,21)具有彼此不同的磁极数，使得所述转子(13,19,21)能够至少以不同的转速或以不同的转动方向运行。

6.根据前述权利要求3至5中任一项所述的马达(1)，其包括至少两个转子(13,19,21)，其中，至少一个转子(13,19,21)具有用于同步电机的第一结构形式，而至少另一个转子(21,19,13)具有用于异步电机的第二结构形式，其中，在所述马达(1)的运行中，所述定子(2)的转动场根据第一结构形式的转子(13,19,21)取向，而第二结构形式的转子(21,19,13)以滑移方式跟随转动场。

7.根据前述权利要求3至6中任一项所述的马达(1)，其包括至少两个转子(13,19,21)，其中，所述转子(13,19,21)具有不同的起动力矩，使得一个转子(13,19,21)能够以一个转速运行，而另一个转子(21,19,13)静止不动。

8.根据前述权利要求3至7中任一项所述的马达(1)，其包括至少两个转子(13,19,21)，其中，一个转子(13,19,21)具有用于输送流体的流体输送几何结构(23)，其中，所述流体的输送设置用于对另一个转子(21,19,13)进行调温。

9.一种用于运行电动马达(1)的方法，其中，所述马达(1)具有一个定子(2)和至少两个转子(13,19,21)，其中，一个转子(13,19,21)具有第一磁极数，而另一个转子(21,19,13)具有第二磁极数，其中，所述转子(13,19,21)至少以不同的转速或以不同的转动方向运行。

10.一种用于运行电动马达(1)的方法，其中，所述马达(1)具有一个定子(2)和至少两个转子(13,19,21)，其中，所述转子(13,19,21)具有不同的起动力矩，使得一个转子(13,19,21)以一个转速运行，而另一个转子(21,19,13)静止不动。

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