DE10006439A9 - Synchronmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit einem feststehenden Stator und mit einem an dem Stator gelagerten, rotierenden Läufer, wobei der Stator ein Bleckpaket mit zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes ansteuerbaren Wicklungen aufweist, die jeweils um durch Nuten voneinander getrennte Zähne gewickelt sind und mit einem m-phasigen Strom angesteuert werden, und wobei der Läufer mit mit dem Drehfeld zusammenwirkenden, ausgeprägten Polen versehen ist, wobei mindestens zwei Polpaare äquidistant am Umfang des Läufers angeordnet sind. Um einen Synchronmotor zu schaffen, der gegenüber herkömmlichen Synchronmotoren eine geringere Welligkeit des Drehmoments bei einfacher Fertigungsweise aufweist, ist vorgesehen, dass höchstens$A k · p - 1$A Zähne des Stators mit Polen des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchten, mit$A k = 2, wenn m gerade ist, und$A k = 1, wenn m ungerade ist,$A wobei p die Polpaarzahl und m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit einem feststehenden Stator und mit einem an dem Stator gelagerten, rotierenden Läufer, wobei der Stator ein Bleckpaket mit zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes ansteuerbaren Wicklungen aufweist, die jeweils um durch Nuten voneinander getrennte Zähne gewickelt sind und mit einem m-phasigen Strom angesteuert werden, und wobei der Läufer mit mit dem Drehfeld zusammenwirkenden, ausgeprägten Polen versehen ist, wobei mindestens zwei Polpaare äquidistant am Umfang des Läufers angeordnet sind.
[0002] In der Ausführung als Kleinmotoren finden Synchronmotoren im Leistungsbereich zwischen 1 W und etwa 20 kW als Stellmotoren und als Antriebe mit fester vorgegebener Drehzahl vielfältige Anwendungen. Sowohl Reluktanzmotoren, als auch Dauermagnetmotoren weisen dabei am Läufer ausgeprägte Pole auf, die einen Synchronlauf mit dem magnetischen Drehfeld des Stators bewirken. Beim Reluktanzmotor bestehen die ausgeprägten Pole aus weichmagnetischem Material, so dass sich das Magnetfeld in den ausgeprägten Polen mit niedrigem magnetischen Leitwert zusammendrängt und dadurch ein synchron umlaufendes Reaktionsmoment entwickelt. Bei steigender Belastung des Reluktanzmotors vergrößert sich der Lastwinkel, bis das Drehmoment die Größe des synchronen Kippmoments erreicht hat. Bei permanent erregten Synchronmotoren bestehen die ausgeprägten Pole dagegen aus Permanentmagneten. Somit muss der Stator nicht zusätzlich auch die Magnetisierungsleistung für den Läufer aufbringen, wodurch sich eine etwa doppelte Nennleistung gegenüber dem Reluktanzmotor ergibt. Selbstverständlich können statt den Permanentmagneten auch gleichstromerregte Läuferwicklungen vorgesehen sein, was allerdings in der Regel zusätzlich Schleifringe für den Läufer bedingt.

[0003] Bei allen Synchronmotoren ist darüber hinaus eine kinematische Umkehr zwischen Stator und Läufer möglich, so dass in dem Läufer das Drehfeld erzeugt wird, während in dem Stator die ausgeprägten Pole angeordnet sind. Auch dies bedingt allerdings den Nachteil zusätzlicher Schleifringe, so dass diese Lösung in der Praxis nicht verfolgt wird. [0004] Das umlaufende magnetische Drehfeld kann selbst wiederum auf verschiedene Weisen erzeugt werden. Bei Motoren mit größerer Leistung wird in der Regel ein dreiphasiger Drehstrom verwendet, dessen Drehstromphasen jeweils elektrisch 120° zueinander versetzt sind. Insbesondere bei Antriebsmotoren kleinerer Leistung ist es allerdings auch möglich, das Drehfeld durch Steuerimpulse einer elektronischen Steuereinheit zu erzeugen. Dies geschieht beispielsweise beim Schrittmotor, dessen Läufer keine vollständige Drehbewegung ausführt, sondern sich jeweils nur um einen bestimmten Schrittwinkel dreht. Bei schneller Schrittfolge entsteht sodann eine quasi kontinuierliche Drehbewegung. Ein weiteres Beispiel der Drehfelderzeugung ist der Gleichstrommotor, bei dem das Drehfeld über einen Kommutator erzeugt wird. Durch Einsatz eines elektronischen Kommutators kann die Kommutierung dabei auch berührungslos erfolgen. Gleichstrommotoren weisen dabei immer ausgeprägte Pole auf, die entweder permanentmagnetisch oder durch Feldwicklungen erregt sind. Für den vorliegenden Fall soll auch der elektronisch kommutierte Gleichstrommotor unter dem Oberbegriff eines Synchronmotors fallen, da auch hier im Prinzip ein Drehfeld erzeugt wird, mit dem der Läufer synchron umdreht.
[0005] Ein Problem der oben beschriebenen Schrittmotoren besteht darin, dass durch das Zusammenwirken der ausgeprägten Pole und der Zähne eine Welligkeit des Drehmomentes erzeugt wird. Eine Abhilfe wird in der Regel dadurch geschaffen, dass die Zähne des Stators oder auch die ausgeprägten Pole des Läufers in geeigneter Weise geschrägt sind, so dass sich zwischen den ausgeprägten Polen des Läufers und den Zähnen des Stators keine eindeutige Rasterung ausbilden kann. Dieses Schrägen der Zähne oder der ausgeprägten Pole ist allerdings fertigungstechnisch aufwendig und ist bei hoher Polpaarzahl des Motors mitunter auch gar nicht mehr möglich, da für eine Anschrägung in den dann immer kleiner werdenden Nuten nicht ausreichend Platz für die Wicklungen verbleibt. Außerdem bildet sich durch die Schrägung der Zähne ein verlustbehafteter magnetischer Querfluß aus und zudem verringert sich die in den Wicklungen induzierte Spannung. Hohe Polpaarzahlen sind allerdings insbesondere bei direkt antreibenden Motoren wünschenswert, um bei gegebener Leistung des Motors ein möglichst hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl und ein geringes Bauvolumen zu erhalten. Als Beispiel seien hier Außenläufermotoren genannt, die als Direktantrieb für entsprechende Fahrzeuge, wie beispielsweise elektrische Transportkarren auf Golfplätzen, Flughäfen, o. ä. dienen. Gerade für diese Anwendungen ist aber ein welliges Drehmoment extrem störend, da dies sich nicht nur in einem verminderten Fahrkomfort und Motorgeräusche bemerkbar macht, sondern auch den Leerlauf des Motors erheblich erschweren kann.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Synchronmotor zu schaffen, der gegenüber herkömmlichen Synchronmotoren eine geringere Welligkeit des Drehmomentes bei einfacher Fertigungsweise aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird durch einen Synchronmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass höchstens

k · p-1

Zähne des Stators mit Polen des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchten, mit

k = 2 wenn m gerade ist, und
k = 1 wenn m ungerade ist,

wobei ρ die Polpaarzahl und m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes ist.

[0008] Bei einem herkömmlichen Synchronmotor wird davon ausgegangen, dass sich die Anzahl der ausgeprägten Pole am Stator aus dem Produkt der Polpaarzahl ρ und der Phasenzahl m des Drehfeldes ergibt. Bei einer Polpaarzahl von beispielsweise vier (also insgesamt acht ausgeprägte Pole) sowie einem zweiphasigen Steuerstrom ergibt sich damit eine Anzahl der Zähne am Stator von ebenfalls acht. Damit fluchten zu einem Zeitpunkt die 8 Zähne des Stators mit 8 Polen des Läufers. Würde dagegen ein dreiphasiger Strom zum Ansteuern verwendet werden, wäre die resultierende Zahl der Zähne 12. Aufgrund der ungeraden Phasenzahl verteilen sich über zwei Pole jeweils 3 Zähne, so daß zu einem Zeitpunkt immer 4 Zähne des Stators mit 4 Polen des Läufers fluchten.

[0009] Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, dass diese aus der Sicht des Wirkungsgrades grundsätzlich wünschenswerte Symmetrie bewusst verlassen wird, um eine Rasterung des mit ausgeprägten Polen versehenen Läufers gegenüber den Zähnen des Stators zu verringern oder ganz zu verhindern. Es hat sich herausgestellt, dass unter Beachtung der erfindungsgemäßen Lehre die Blechpakete mit entsprechenden Zähnen eine wesentlich geringere Rasterung gegenüber den ausgeprägten Polen des Läufers aufweisen, ohne dass hiermit nennenswerte Leistungseinbußen einhergehen.

[0010] Ausgehend von einem idealen Stator mit N = ρ · m Zähnen fluchten zu einem Zeitpunkt jeweils

k · ρ

Zähne des Stators mit entsprechenden Polen des Läufers, wobei k die Verschiebung aufgrund eines Stromes mit gerader oder ungerader Phasenzahl berücksichtigt, also

k = 2 wenn m gerade, und

k = 1 wenn m ungerade.

[0011] Erfindungsgemäß wird dieser Idealfall verlassen, so dass höchstens

k · p-1

Zähne des Stators mit Polen des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchten.

[0012] Je weniger Zähne und Pole miteinander fluchten, desto geringer ist auch das Rastmoment des Läufers. Je nach Anwendungsfall kann somit die Anzahl und die Lage der Zähne entsprechend gewählt werden, um ein geeignetes Rastmoment des Läufers vorzugeben.

[0013] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass

N = p · m±x

äquidistant angeordnete Zähne vorgesehen sind, wobei ρ die Polpaarzahl, m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes und χ eine positive ganze Zahl ist und bei negativem Vorzeichen so gewählt wird, daß N größer eins bleibt. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund dieser Lehre die der Erfindung zugrundeliegende Bedingung auf sehr einfache Weise erfüllt werden kann, wobei gleichzeitig ein noch ausreichender Wirkungsgrad des Motors erzielbar ist.
[0014] Je kleiner das Verhältnis x/p · m ist, desto geringer ist auch die Abweichung vom Normalfall ρ · m und umso geringer sind demgegenüber auch die Leistungsverluste. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, daß χ derart gewählt wird, daß für möglichst kleines χ immer nur ein Zahn des Stators mit einem Pol des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchtet. Damit kann bei minimalen Leistungsverlusten eine Rasterung des Läufers gegenüber den Polen praktisch verhindert werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Nutzahl bzw. die Anzahl der Zähne gemäß

45 N=p·m+1

zu bemessen, wobei die Zähne wiederum äquidistant angeordnet sind und ρ die Polpaarzahl sowie m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes ist. Die Bewicklung kann nach herkömmlichen Prinzipien erfolgen, wenn einfach ein Zahn unbewickelt gelassen wird. Für bestimmte Fälle kann es in analoger Weise ebenso vorteilhaft sein, die Nutzahl gemäß

N=p·m-1

zu bemessen.

[0015] Im allgemeinen müssen die erfindungsgemäß neu angeordneten Zähne gegenüber den bei dem herkömmlichen Synchronmotor angeordneten Zähne entsprechend bewickelt und angesteuert werden, um ein resultierendes Drehfeld zu erzeugen, das nach wie vor einen leistungsfähigen Synchronmotor liefert. Eine geeignete Bewicklungsregel ist dadurch gegeben, dass eine achsensymmetrische Ansteuerung der bewickelten Zähne erfolgt, wenn die Nutzahl N ungerade ist, und eine punktsymmetrische Ansteuerung der bewickelten Zähne erfolgt, wenn die Nutzahl N gerade ist. Diese Bewicklungsregel soll anhand von Fig. 1 erläutert

werden.

[0016] Fig. 1 zeigt einen radialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Synchronmotor, der in dem vorliegenden Fall als Außenläufermotor ausgebildet ist. Der Außenläufermotor besteht aus einem Außenläuferring 100, an dessen Innenseite Permanentmagnete 101 befestigt sind. Der Stator weist ein Blechpaket 110 auf, das in dem hier dargestellten Fall mit insgesamt 55 Zähnen versehen ist. Richtet man den Läufer 100 gegenüber dem Blechpaket 110 entsprechend aus, so sind die Zähne zu der vertikalen Symmetrielinie S achsensymmetrisch angeordnet. Jedem Zahn der linken Hälfte des Blechpaketes entspricht dabei ein Zahn auf der rechten Hälfte des Blechpaketes mit Ausnahme des auf der Symmetrielinie liegenden Polpakets. Versieht man die entsprechenden Zähne mit gegenläufigen Wicklungen, so bewirken beide Zähne gegenüber den ausgeprägten Polen des Außenläufers den gleichen Drehsinn. Nach dieser Bewicklungsregel bleibt dabei genau ein Zahn unbewickelt, nämlich dasjenige Zahn, das sich auf der Symmetrielinie S befindet.

[0017] Handelt es sich demgegenüber nicht um eine ungerade Zahl von Zähnen, sondern um eine gerade Anzahl, so könnte grundsätzlich die gleiche Bewicklungsregel aufgrund der Achsensymmetrie angewandt werden. Da aber zusätzlich bei gerader Anzahl von Zähnen sich auch eine Punktsymmetrie ergibt, ist auch ein punktsymmetrisches Bewicklungsschema möglich. Bei Ausnutzung der Punktsymmetrie werden dabei immer sich gegenüberliegende Zähne in gleicher Weise bewickelt, da diese sich gegenüber in gleicher Weise ausgerichteten, ausgeprägten Polen befinden.

[0018] Zurückkommend auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sei angenommen, dass die Wicklungen mit einem dreiphasigen Drehstrom achsensymmetrisch angesteuert werden, wobei auf beiden Hälften des Stators die Wicklungen jeweils verschiedenen Wicklungssinn aufweisen. Demnach beträgt die Polpaarzahl des Außenläufers 18, die Phasenzahl des ansteuernden Stromes drei und die Anzahl der Zähne am Läufer 55, wobei lediglich 54 Zähne bewickelt sind.

[0019] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Wicklungen mit einer elektronischen Kommutierungsschaltung angesteuert werden, wobei die Kommutierungsschaltung die Phasenlage des Außenläufers über drei Hall-Sensoren ermittelt, die beispielsweise in dem unbewickelten Zahn angeordnet sind und elektronisch 120° zueinander versetzt sind.

[0020] Der Vollständigkeit halber sei nochmals betont, daß unter die Erfindung ebenso das kinematisch umgekehrte Prinzip fällt, wonach die bewickelten Zähne am Läufer angeordnet und die ausgeprägten Pole am Stator angeordnet sind. Dieser Fall ist allerdings insofern fertigungstechnisch aufwendiger, als daß Schleifringe für die Wicklungen am Läufer vorgesehen werden müssen.

[0021] Im folgenden wird die Erfindung anhand weiterer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

[0022] Fig. 1 zeigt einen radialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Synchronmotor, der als Außenläufermotor ausgebildet ist,

[0023] Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung zweier benachbarter Zähne des Blechpakets gemäß Fig. 1,
[0024] Fig. 3a zeigt das Wickelschema des Blechpakets gemäß Fig. 1 für die U-Phase,

[0025] Fig. 3b zeigt das mit den Wicklungen der U-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1,
[0026] Fig. 4a zeigt das Wickelschema des Blechpakets

gemäß Fig. 1 für die W-Phase,

[0027] Fig. 4b zeigt das mit den Wicklungen der W-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1,
[0028] Fig. 5a zeigt das Wickelschema des Blechpakets gemäß Fig. 1 für die V-Phase, [0029] Fig. 5b zeigt das mit den Wicklungen der V-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1,
[0030] Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Außenläufermotor gemäß Fig. 1,
[0031] Fig. 7 zeigt die äußere Statorscheibe für den Außenläufermotor gemäß Fig. 6 und

[0032] Fig. 8 zeigt einen axialen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Außenläufermotor gemäß Fig. 6 mit integrierter Bremskupplung.

[0033] Die Schnittdarstellung des Außenläufermotors gemaß Fig. 1 wurde bereits erläutert. Die Anwendung der Erfindung eignet sich insbesondere für Außenläufermotoren mit einer hohen Polpaarzahl, da in diesem Fall die ansonsten übliche Abschrägung der Zähne gegenüber den ausgeprägten Polen des Außenläufers fertigungstechnisch sehr schwierig herzustellen ist. In dem vorliegenden Fall gemäß Fig. 1 wird ein Außenläufermotor mit einer Polpaarzahl von ρ = 18 und einer Phasenzahl von m = 3 zugrundegelegt. Die resultierende Nutzahl des Blechpakets 110 ergibt sich üblicherweise demnach mit ρ · m = 54. Bei dem erfindungsgemäßen Außenläufermotor gemäß Fig. 1 wurde demgegenüber in dem Stator ein zusätzliches Zahn hinzugefügt, so dass die Zähne gegenüber den äquidistant angeordneten ausgeprägten Polen am Außenläufer leicht unsymmetrisch angeordnet sind. Aufgrund der hohen Polpaarzahl fällt diese Unsymmetrie allerdings nur geringfügig ins Gewicht, so dass gegenüber dem herkömmlich symmetrierten Außenläufermotor noch ein magnetischer Wirkungsgrad von ca. 90% erreicht werden kann.

[0034] Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung zweier benachbarter Zähne des Blechpakets gemäß Fig. 1. Auf jedem Zahn 200 sind Wicklungen 201 aufgebracht, wobei die Wicklungen derart vorgeformt sind, dass diese einfach auf die Zähne aufgesteckt werden können, so dass eine besonders einfache und kostensparende Bewicklung des Blechpakets möglich ist.

[0035] Fig. 3 a zeigt das Wickelschema des Blechpakets gemäß Fig. 1 für die U-Phase. Fig. 3b zeigt dementsprechend das mit den Wicklungen der U-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1. Die drei Phasen des ansteuernden Drehstroms seien hier mit U, W und V bezeichnet. Für alle Phasen wird das oben erläuterte achsensymmetrische Wickelschema angewandt, wobei bei der Wicklung für die U-Phase mit dem mit 1 bezeichneten Zahn begonnen wird. Gemäß der Phasenzahl drei wird nunmehr auf der linken Symmetriehälfte des Blechpakets jedes dritte Zahn bis zum Zahn 25 bewickelt. Wie aus dem Wickelschema gemäß Fig. 3a ersichtlich, wird sodann die rechte Symmetriehälfte des Blechpakets mit einem umgekehrten Wicklungssinn beginnend mit dem Zahn 54 bewickelt. Die Bewicklung wird sodann in rücklaufender Reihenfolge achsensymmetrisch zu der linken Hälfte des Blechpakets bis zum Zahn 30 fortgesetzt. An die Anschlüsse Ul und U2 wird sodann die U-Phase angeschlossen, wobei der Anschluss U2 mit den anderen beiden Phasen einen Sternpunkt bildet. [0036] Fig. 4a zeigt das Wicklungsschema des Blechpakets gemäß Fig. 1 für die W-Phase. Außerdem zeigt Fig. 4b das mit den Wicklungen der W-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1. Gegenüber der U-Phase wird nunmehr die Bewicklung der W-Phase mit dem Zahn 2 in entsprechender Weise wiederholt.

[0037] Fig. 5a zeigt schließlich das Wicklungsschema des Blechpakets gemäß Fig. 1 für die V-Phase. Darüber hinaus zeigt Fig. 5b das mit den Wicklungen der V-Phase bewickelte Blechpaket gemäß Fig. 1. Die Bewicklung erfolgt sinngemäß wie oben anhand der Fig. 3 a und 3b beschrieben auch für die V-Phase, wobei hier mit dem Zahn 3 begonnen wird. Mit Ausnahme des Polpaketes 55 sind somit die übrigen Zähne 1 bis 54 bewickelt und können mit einem dreiphasigen Strom U, W und V zusammengeschlossen werden. Die Anschlüsse U2, W2 und V2 sind hierbei zu einem Sternpunkt zusammengeschaltet.

[0038] Soweit der Motor als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet sein soll, kann das unbewickelte Zahn 55 auch dazu benützt werden, um entsprechende Hall-Sensoren unterzubringen, die elektrisch 120° zueinander verschoben sind.

[0039] Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Außenläufermotor gemäß Fig. 1. Seinem grundsätzlichem Aufbau nach besteht der Außenläufermotor 600 aus einem Außenläufer 610, einem Stator 620 sowie einem an dem Stator befestigten Bleckpaket-Aufnahme 630. Der Außenläufer 610 ist gegenüber dem Stator 620 auf Lagern 640 gelagert. Der Stator 620 ist über Schrauben 650 gestellfest, beispielsweise mit einem Fahrzeug, verbunden. Der Außenläufer 610 besteht seinerseits aus einem Außenläuferring 100, der auf einer inneren Außenläuferscheibe 612 und einer äußeren Außenläuferscheibe 613 passgenau geformt und gegen Verdrehen mit Gewindestiften 616 gesichert ist. Die innere Außenläuferscheibe 612 weist Gewindebohrungen 614 auf, über die der Außenläufer 610 beispielsweise mit dem Nabenkranz eines Rades verschraubt werden kann. An der Innenseite des Außenläuferrings 100 sind Permanentmagnete 101 befestigt.
[0040] Der Stator besteht seinerseits aus einem Statorring 621, der auf eine innere Statorscheibe 622 und eine äußere Statorscheibe 623 aufgeschrumpft ist. An dem Statorring 621 ist die Blechpaket-Aufnahme 630 angeschweißt, die das Blechpaket 110 trägt, dessen Zähne mit Wicklungen umwickelt sind. Der Statorring weist eine Ausnehmung 625 auf, durch die die elektrischen Zuleitungen zu den Wicklungen geführt werden können und ist außerdem mit einer Gewindebohrung 626 versehen, um den Statorring gegenüber der inneren Statorscheibe 622 verdrehsicher zu verspannen. An der äußeren Statorscheibe 623 ist ein Mehrpolstecker 624 befestigt, dessen Kontakte mit den Zuleitungen zu den Wicklungen verbunden sind.

[0041] Die Wälzlager 640 sind gegenüber dem Statorring 621 sowie jeweils der inneren Außenläuferscheibe 612 bzw. der äußeren Außenläuferscheibe 613 angestellt. Zur Abdichtung zwischen dem Außenläufer 610 und dem Stator 620 dienen jeweils die Filzringe 641 und 642. Hiermit kann eine Schutzart bis zu ΓΡ 56 erreicht werden. Der Außenläufer 610 ist somit in direkter Verlängerung der Außenläuferscheiben 613, 614 gelagert, so dass radial wirkende Kräfte von den Lagern gut aufgenommen werden können. Durch den großen Lagerabstand können zusätzlich auch auf den Außenläufer wirkende Momente gut aufgenommen werden, so dass der erfindungsgemäße Außenläufermotor insgesamt mechanisch sehr robust ausgeführt werden kann und damit auch für den Direktantrieb größerer Fahrzeuge geeignet ist. Beispielsweise kann an die Verwendung eines Antriebs für elektrische Transportkarren auf Golfplätzen, Flughäfen oder ähnliches gedacht werden.

[0042] Fig. 7 zeigt die äußere Statorscheibe für den Außenläufermotor gemäß Fig. 1. Die äußere Statorscheibe 623 weist demnach zwei Bohrungen 701 und 702 auf, durch die zwei Schrauben 650 hindurchgeführt werden können. Darüber hinaus ist ein Zentrierloch 703 vorgesehen, mit dem die äußere Statorscheibe 623 bei der Montage zentriert werden kann. In der Mitte der äußeren Statorscheibe 623 ist ein

Mehrpolstecker 624 aufgesetzt, aufgrund dessen die elektrische Verbindung zu den Wicklungen herstellbar ist. Darüber hinaus können auch Zuleitungen zu möglicherweise vorgesehenen Hall-Sensoren über den Mehrpolstecker 624 führen. Schließlich können über den Mehrpolstecker 624 auch Zuleitungen zu einer gegebenenfalls vorgesehenen Bremskupplung führen.

[0043] Fig. 8 zeigt einen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Außenläufermotor mit einer derartigen integrierten Bremskupplung. Der Außenläufermotor selber entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Außenläufermotor, so dass auf eine Erläuterung der dort bereits gezeigten Teile verzichtet wird. Die Bremse selber besteht aus einer Bremsscheibe 803, die zwischen zwei Bremsbelägen verspannt ist. Die Bremsscheibe weist an ihrem freien Ende einen Kupplungskopf 807 auf, der in eine Verzahnung 804 der inneren Außenläuferscheibe 612 einkuppelbar ist. Die Bremsscheibe selber ist auf Passstiften 801 drehbar und gleichzeitig axial verschieblich gelagert. Die Bremsbeläge 802 sind gegenüber den Passstiften 801 axial verschieblich, aber über korrespondierende Bohrungen gleichzeitig drehfest gelagert, so dass diese das von der Bremsscheibe abgegebene Bremsmoment aufnehmen können. Die Passstifte 801 sind ihrerseits an einem Innenring 800 befestigt, der an der Innenseite des Winkels 630 angebracht ist. In dem Innenring ist eine Spule 805 sowie in dem Winkel eine Druckfeder 806 untergebracht, so dass die Bremsscheibe durch die Druckfeder 806 selbsttätig in die Verzahnung 804 gedrückt wird und durch Bestromung der Spule 805 aus der Verzahnung 804 auskuppelbar ist.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Synchronmotor,

mit einem feststehenden Stator und mit einem an dem Stator gelagerten, rotierenden Läufer,
wobei der Stator ein Bleckpaket mit zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes ansteuerbaren Wicklungen aufweist, die jeweils um durch Nuten voneinander getrennte Zähne gewickelt sind und mit einem m-phasigen Strom angesteuert werden, und
wobei der Läufer mit mit dem Drehfeld zusammenwirkenden, ausgeprägten Polen versehen ist, wobei mindestens zwei Polpaare äquidistant am Umfang des Läufers angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass höchstens

k · p-1

Zähne des Stators mit Polen des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchten, mit
k = 2 wenn m gerade ist, und
k = 1 wenn m ungerade ist,

wobei ρ die Polpaarzahl und m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes ist.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

N = ρ · m ± χ

äquidistant angeordnete Zähne vorgesehen sind, wobei ρ die Polpaarzahl, m die Phasenzahl des ansteuernden Stromes und χ eine positive ganze Zahl ist und bei negativem Vorzeichen so gewählt wird, daß N größer eins bleibt.

3. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß χ derart gewählt wird, daß für möglichst

kleines χ immer nur ein Zahn des Stators mit einem Pol des Läufers zu einem Zeitpunkt fluchtet.

4. Synchronmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine achsensymmetrische Ansteuerung der bewickelten Zähne erfolgt, wenn N ungerade ist, und eine punktsymmetrische Ansteuerung der bewickelten Zähne erfolgt, wenn N gerade ist.

5. Synchronmotor nach einem der Ansprüche \-A, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeprägten Pole aus genuteten Weicheisenpolen bestehen.

6. Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weicheisenpole durch Gleichstrom erregte Läuferwicklungen aufweisen.

7. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeprägten Pole aus Permanentmagneten bestehen.

8. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronmotor als Außenläufermotor ausgebildet ist, wobei zur Ausbildung der läuferseitigen Pole an der Innenseite des Außenläufers Permanentmagnete angeordnet sind und wobei das Blechpaket des Stators als Zahnkranz ausgebildet ist.

9. Synchronmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polpaarzahl des Außenläufers 18, die Phasenzahl des ansteuernden Stromes 3 und die Anzahl der Zähne am Läufer 55 ist, wobei lediglich 54 Zähne bewickelt sind.

10. Synchronmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen mit einem dreiphasigen Drehstrom achsensymmetrisch angesteuert werden, wobei auf beiden Hälften des Stators die Wicklungen jeweils verschiedenen Wicklungssinn aufweisen.

11. Synchronmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen mit einer elektronischen Kommutierungsschaltung angesteuert werden, wobei die Kommutierungsschaltung die Phasenlage des Außenläufers über 3 Hallsensoren ermittelt, die in dem unbewickelten Zahn angeordnet sind und elektronisch 120° zueinander versetzt sind.

Hierzu 6 Seite(n) Zeichnungen

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