DE102006013100A1

DE102006013100A1 - Segmentmotor für Ventiltrieb

Info

Publication number: DE102006013100A1
Application number: DE102006013100A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Leiber; Heinz Leiber; Valentin Unterfrauner; Jochen Dr. Keller
Original assignee: LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Current assignee: LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP2002530A1; WO2007107218A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Segmentantrieb, einen mehrere Permanentmagnete (2) tragenden Rotor (1) aufweisend, wobei die Permanentmagnete (2) in einem ersten Teilbereich des Umfangs des Rotors angeordnet sind und in einem zweiten Teilbereich, in dem keine Permanentmagnete angeordnet sind, ein Lager (5) zur Ventilankopplung angeordnet ist, wobei der erste Teilbereich des Rotors (1) von einem Außenstator (7, 8) zumindest teilweise umfasst und innerhalb des Rotors (1) ein Innenstator (9) angeordnet ist, wobei Innen- und Außenstator am Gehäuse des Segmentmotors befestigt oder integriert sind, wobei im Gehäuse des Antriebs mindestens zwei Rotoren (1) mit zugeordneten Außen- und Innenstatoren angeordnet sind, wobei zwischen zwei Rotoren (1) ein Gehäusezwischenteil (12, 34a) angeordnet ist und die Rotoren (1) an dem Gehäusezwischenteil (12, 34a) oder auf einer im Gehäusezwischenteil (12, 34a) einliegenden Welle (1a, 35) gelagert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Segmentmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bekannt sind eine Vielzahl von Aktuatoren zur Betätigung von Gaswechselventilen von Verbrennungsmotoren. Die meisten Patente beschreiben Ausführungen von Aktuatoren, die auf dem Resonanzschwingerprinzip aufbauen.
Bekannt sind Linearaktuatoren, die ähnlich wie in DE 198 25 728 beschrieben, ausgeführt sind. Diese bestehen aus zwei Elektromagneten. Zwischen den Elektromagneten befindet sich der Magnetanker, der sich zwischen den Polflächen der beiden Elektromagnete bewegt. Der Anker steht in Verbindungen mit dem Ventil eines Verbrennungsmotors und wird durch zwei Federn beschleu nigt. Bekannt sind Hebelaktuatoren, ebenfalls aufbauend auf dem Resonanzschwingerprinzip nach DE 197 12 063 und DE 198 54 020 . Die Aktuatoren arbeiten nach dem gleichen physikalischen Wirkprinzip mit dem Unterschied, dass das Ventil nicht direkt, sondern über einen Hebel betätigt wird und der Hebel sich zwischen den Polflächen von zwei Magneten bewegt.
Der Nachteil obiger Aktuatoren ist, dass prinzipbedingt der Ventilhub nicht beliebig verstellt werden kann. In der Regel können mit o.g. Aktuatoren nur kleine Hübe und ein großer Hub eingestellt werden. Außerdem ist die Dynamik oben beschriebener Aktuatoren durch die Federn bestimmt und kann nicht variiert werden. Diese Möglichkeiten der Aktuatoren ist nicht ausreichend zur Umsetzung von neuartigen Verbrennungsverfahren. Diese erfordern eine volle Variabilität des Ventilhubes sowie eine sehr genaue Steuerzeitengenauigkeit.
Diese Anforderungen können prinzipbedingt mit einem Antrieb, wie in PCT/EP2005/000567 und in EP 1144813 B1 beschrieben, erfüllt werden.
In der EP 1144813 ist ein Drehmotor, der prinzipiell für die Betätigung von Gaswechselventilen geeignet ist, dargestellt. Der Motoraufbau sowie das Motorwirkprinzip ist nicht näher ausgeführt. Prinzipiell wird ein Reluktanzprinzip bzw. ein Synchronmotorkonzept zugrunde gelegt. Beim Rotoraufbau wird davon ausgegangen, dass Permanentmagnete in den Rotor eingebettet sind und der magnetischen Rückschluss über den Rotor erfolgt. Dies entspricht dem klassischen Aufbau von Synchronmaschinen. Mit diesem Wirkprinzip ist die genaue und stufenlose Regelung von Ventilen möglich. Jedoch weist der Antrieb eine hohe Trägheitsmasse auf. Daher kann die geforderte Dynamik für die Betätigung von Gaswechselventilen nicht erreicht werden. Daher ist es sinnvoll, Federn einzusetzen, um die Beschleunigung zu unterstützen. Dies ist in 6a bis 7 des Patentes EP 1144813 ausgeführt. Um keine zu hohe Halte ströme in den Endlagen zu erzielen, ist in der EP 1144813 ein Haltemittel vorgesehen, was auch eine Feder sein kann.
In der PCT/EP2005/000567 ist ein Segmentmotoraufbau beschrieben, der einen feststehenden Außen- und Innenstator und einen mit Permanentmagneten bestückten, schwenkbar gelagerten Rotor besitzt.
Durch die Entkoppelung des Rückschlusses des Magnetkreises vom Rotor kann die Trägheitsmasse des Antriebes deutlich reduziert werden, ohne dass sich die magnetische Effizienz verschlechtert. Dadurch kann eine entsprechende Dynamik erreicht werden, die für die Betätigung von Gaswechselventilen gefordert ist. Gleichzeitig kann durch den konstanten Luftspalt nahezu jede Rotordrehposition angesteuert werden. Dies ermöglicht den geforderten vollvariablen Hub mit hoher Dynamik. Prinzipiell eignet sich das in der PCT/EP2005/000567 beschriebene Segmentmotorprinzip für einen Ventiltrieb. Die Erfindung baut auf den Ideen der PCT/EP2005/000567 auf.
Zu einem derartigen Segmentmotor gehört ferner wie aus 3 der DE 102005040389.1 ersichtlich, eine Rotorausführung, in welcher der Rotorträger als dünnwandiger Topf ausgeführt ist, an dessen Außenseite Permanentmagnetelemente angeordnet sind. Der Rotoraufbau hat sich grundsätzlich als robust bewährt. Die Kraftübertragung erfolgt über ein Übertragungsglied, dass mit einer Welle verbunden ist. Zur Übertragung der Kraft ist eine Aussparung an der Glocke erforderlich. Die Aussparung für den Hebel zur Ventilankopplung ist aufwändig und verringert die Steifigkeit des Rotors.
Die Anforderungen hinsichtlich Temperaturumgebung, Vibrations- und Stossbelastung für den Ventiltrieb sind sehr hoch. Insbesondere die Stossbelastung beim unsanften Aufsetzen des Ventils, ist sehr hoch. Auch beim Öffnen des Ventil kann eine Stossbelastung erfolgen, falls bei einem Regelungsfehler der Rotor auf einen Maximalanschlag auftrifft. Die Anforderungen an die hochdynamische Funktion erfordern insbesondere beim Dieselmotor hohe Kräfte. Anderseits ist die Länge des Aktuators beschränkt durch den Zylinder- und den Ventilabstand. Um die Baulänge zum Zylinderabstand voll auszunützen, ist die Ventilebene bzw. -achse nicht symmetrisch zum Aktuators, was eine außermittige Lagerung der Ventilankopplung zum Rotor bedeutet. Dieser für den Aktuator zur Verfügung stehende Raum muss daher voll ausgenutzt werden, um eine hohe Kraft- und Drehmomentausbeute zu erreichen.
Der in PCT/EP2005/000567 beschriebene Rotoraufbau, wie in den 2, 6 und 6a der PCT/EP2005/000567 dargestellt, kann die Stossbelastungen nicht aushalten und ist daher weniger geeignet. Ferner erfordert die lange Ausführung des Aktuators eine Anordnung der Aktuatoren beidseitig, bzw. höhenversetzt zum Ventil. Dies ist aus Montagezwecken ungünstig und im Zylinderkopfbauraum schwer unterzubringen. Ferner ist der Strukturbelastung des langen Rotors sehr hoch und somit ungünstig.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst kompakten Aufbau eines Segmentantriebs bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Segmentantrieb nach den Merkmalen des Anspruch 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Segmentantriebe nach den Ansprüchen 1 und 2 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Durch den vorteilhaften Aufbau des erfindungsgemäßen Segmentantriebes kann dieser kompakt und mit geringem Gewicht gefertigt werden. Er ist zudem hochdynamisch, mechanisch hoch belastbar und kostengünstig zu fertigen. Auch weist er einen geringen elektrischen Leistungsbedarf auf. Durch das Integrieren mehrerer Antriebe, d.h. Rotoren mit deren zugehörigen Außen- und Innenstatoren in einem Gehäuse, baut der Segmentantrieb vorteilhaft sehr klein. Dabei sieht die Erfindung vor, zwei, drei, vier oder mehr Antriebe in einem modular aufgebauten Gehäuse zu einem Segmentantrieb für mehrere Ventile anzuordnen. Das vorteilhafte Vorsehen eines oder mehrere Gehäusezwischenteile, welche Teile der Innenstatoren benachbarter Antriebe tragen und insbesondere auch die gemeinsame Lagerwelle für die benachbart angeordneten Rotoren aufnehmen bzw. lagern, ermöglicht eine einfache Montage durch vorteilhaft wenige Teile. Auch lässt sich der Segmentantrieb bei einer Reduzierung der Teile vorteilhaft kostengünstig fertigen.
Seitlich ist das Gehäuse des Segmentantriebes durch Gehäuseplatten begrenzt, die einen Teil eines Innenstators aufnehmen können. Auch können die äußeren Gehäuseplatten zur Lagerung des Rotors des angrenzenden Antriebs dienen.
Die Erfindung sieht ferner vor, mehrere Segmentantriebe nebeneinander als sog. Bänke auf einem Zylinderblock eines Verbrennungsmotors anzuordnen.
Der erfindungsgemäße Segmentantrieb erfüllt dabei folgende Anforderungen:

– hohe energetische Effizienz;
– robuster mechanischer Aufbau, der die auftretenden Temperatur-, Stoss- und Vibrationsbelastungen bewältigt;
– modularer Aufbau, um bei gleichem Aufbau verschiedene Ventilabstände zu ermöglichen;
– Aufbau eignet sich sowohl für einen Otto- als auch für einen Dieselmotor;
– montagefreundlicher, kompakter und kostengünstiger Aufbau;
– Integration eines Wärmeabfuhrkonzeptes;
– Berücksichtigung einer kostengünstigen elektronischen Schnittstelle zum Steuergerät sowie die Integration eines Sensors;

Um die energetische Effizienz des Antriebes zu optimieren, weist der Rotor des erfindungsgemäßen Segmentantriebes eine geringe Trägheitsmasse auf, wobei gleichzeitig die Verluste des Magnetkreises minimiert sind. Der Magnetkreis kann primär durch Minimierung der Streuverluste optimiert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Eisenkreislänge verkürzt und die Spulen möglichst optimal von Weicheisen umschlossen sind. Ferner ist darauf zu achten, dass sich die Permanentmagnetelemente während der Hubbewegung immer im Magnetkreis befinden. Der in 1 der PCT/EP2005/000567 beschriebene Aufbau eines Segmentmotors hat den Nachteil, dass die außenliegenden Spulen und Permanentmagnete nicht so wirkungsvoll sind. Daher sollte beim Segmentantrieb das Erregerjoch annähernd als Dreiviertelkreis ausgeführt sein, wodurch das Magnetfeld homogener und der Kraftverlust bei einer Drehbewegung geringer ist. Der Rotor kann dann als Topfform ausgeführt werden und homogener, d.h. über ein größeres Segment mit Magneten bestückt werden. Dies reduziert die Strukturbelastung und ermöglicht somit eine Massenreduzierung des Rotors.
Die Verdopplung der Anzahl der Pole ermöglicht annähernd eine Kraftverdopplung im Vergleich zur Ausgestaltung in 1a der PCT/EP2005/000567. Dadurch kann bei gleicher Kraftforderung der Aktuator kürzer ausgeführt werden. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Strukturbelastung des Rotors aus. Dadurch kann der Luftspalt zwischen Rotor und Stator reduziert werden, was vorteilhaft zu einem Krafterhöhung führt. Insgesamt kann durch die beschriebenen Maßnahmen die energetische Effizienz im Vergleich zum in 1 der PCT/EP2005/000567 dargestellten Aufbau mehr als verdoppelt werden.
Die Dreiviertelsegmentausführung ermöglicht zudem eine nahe Positionierung des Aktuators zum Stellglied. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Anordnung der Aktuatoren beispielsweise für einen Verbrennungsmotor aus. So können die Aktuatoren in einer Reihe angeordnet werden. Bei dem Zylinderkopf eines Ottomotors, der die Ventile in einem Winkel zur Zündkerze angeordnet hat, können die Aktuatoren beispielsweise an der Innenseite der Ventile vorteilhaft in Reihe angeordnet werden. Dies ermöglicht einen schmalen und kompakten Aufbau auf dem Zylinderkopf. Zudem ist die einseitige Ankopplung der Ventile sehr montagefreundlich. Auch bei Dieselmotoren, bei denen die Ventile in der Regel senkrecht stehen, ist die Reihenanordnung sehr vorteilhaft. In diesem Fall sind die Aktuatoren an der Außenseite der Ventile angeordnet. Zwischen den Ventilen befindet sich die Zündkerze.
Der Gehäuseaufbau mit Lagerung des Rotors und Fixierung des Außen- und Innenstators ist entscheidend für die Robustheit des Aufbaus sowie die Kosten der Mechanik. Der Aufbau muss zum einem gewährleisten, dass viel Raum für den Magnetkreis bereitgestellt wird, anderseits müssen die hohen Kräfte, die auf die Lagerung und den Stator wirken, dauerstandsfest abgestützt werden. Auch sind die Fertigungs- und Einbautoleranzen zu berücksichtigen, um möglichst kleine Luftspalte am Rotor zu ermöglichen. Hierzu werden verschiedene Möglichkeiten des Gehäuseaufbaus sowie der Lagerung aufgezeigt.
Die Gehäusekonzepte sehen vor, dass die Aktuatoren modular als Bank oder alternativ als Twin oder Vierventileinheit aufgebaut werden können. Aus Kostengründen ist sinnvoll, wenn alle Aktuator der Einlass- und Auslassventilseite zu einer Bank zusammengefasst werden. Es ist auch möglich, insbesondere bei kleinem Ventilwinkel, je zwei Aktuatoren für Einlass und zwei Aktuatoren für Auslassventile in einem Gehäuse zusammen zu fassen. Aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit kann es jedoch auch sinnvoll sein, dass nur zwei oder vier benachbarte Aktuatoren zu einer Einheit zusammengefasst werden. Benachbarte Ak tuatoren teilen sich hierbei jeweils ein Gehäusezwischenteil bzw. ein gemeinsames Lagerteil, in der ein Rotor bzw. mehrere Rotoren benachbarter Aktuatoren teilweise gelagert werden. Das Gehäuse des Segmentantriebes wird abgeschlossen durch eine breitere Endwandung.
Vorteilhaft ist die Einbettung aller Aktuatoren in einem Druckgussgehäuse. Hierbei ist wichtig, dass das Giesharz bündig mit den Seitenplatten ist um somit die Steifheit des Aktuators bei Belastung zu erhöhen.
Der Rotor ist in Hinblick auf eine fertigungsgerechte Lösung vorteilhaft aus zwei tiefgezogenen Töpfen ausgeführt, die insbesondere formschlüssig mit einem Hebel verbunden sein können, an dem das Stellglied angekoppelt ist.
An der Außenseite des Rotors sind vorzugsweise die Permanentmagnetelemente beziehungsweise ein nachträglich magnetisierter Magnetring angebracht. Bei Bedarf sind die Töpfe durch einen Verstärkungsring bzw. einem Bund versteift.
An dem Ankoppelglied des Rotors ist vorzugsweise eine Nadellagerung vorgesehen, die den verschleißfreien Betrieb ohne Umlauf-Ölschmierung ermöglicht.
Die Lagerung des Rotors erfolgt über eine Lagerwelle, die mit dem Rotor reib- oder formschlüssig verbunden ist und in den äußeren Gehäuseplatten bzw. den Gehäusezwischenteilen benachbarter Aktuatoren gelagert ist. Alternativ können die Rotoren drehbar auf einer oder mehreren feststehenden, vorzugsweise auf einer im Gehäuse eingepressten Lagerwelle, gelagert sein. Als Lager dienen vorzugsweise Wälzlager mit kleinem Spiel und Eigenschmierung.
Zur Regelung des Aktuators befindet sich vorteilhaft ein im Innenbereich des Aktuators integrierter Drehwinkelsensor. Die Integration des Drehwinkelsensors hat gegenüber der in 1 dargestellten Ventilhubsensorik den Vorteil, dass der Antrieb als Einheit vorgeprüft werden kann bevor eine Montage auf den Zylinderkopf erfolgt. Dadurch können die Anzahl der Kontakte verringert werden und die Kosten des Aufbaus und des elektrischen Anschlusses reduziert werden. Außerdem ermöglicht der Drehwinkelsensor eine bessere Regelung, da ein mögliches mechanisches Spiel zwischen Rotor und Ventil die Regelung nicht nachteilig beeinflusst.
Der Wirkungsgrad kann durch einen Kupferfüllfaktor verbessert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass jeder Zahn des Joches je eine Erregerspule tragen. Die Erregerspulen sind vorteilhaft aus Backlackdraht in einer Stufenwicklung ausgeführt, so dass der Wickelraum optimal ausgefüllt ist. Denkbar ist auch eine Wicklung mit Hexacoils, die einen guten Füllfaktor ermöglichen.
Eine vorteilhafte Ankopplung zwischen Rotor und Ventil erfolgt über ein Drehgelenk sowie einen Biegeschaft. Das Drehgelenk ermöglicht die Drehung des Ventils um seine Achse, der Biegeschaft nimmt den Axialversatz auf. Eine Integration des Sensors in den Aktuator hat zudem den Vorteil, dass das Ventil einfacher gestaltet werden kann, da keine Rücksicht auf das erforderliche Sensortarget für den Ventilhubsensor genommen werden muss.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Segmentantriebe anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Grundaufbau des erfindungsgemäßen Segmentantriebs mit den Teilen für einen Einzelventiltrieb in perspektivischer Explosionsdarstellung;
2a: eine Darstellung der Anordnung der Aktuatoren auf dem Dieselmotorzylinderkopf im Querschnitt;
2b: eine Darstellung der Anordnung der Aktuatoren auf dem Ottomotorzylinderkopf im Querschnitt;
3a: eine Querschnittsdarstellung des Aktuators mit der Jochbefestigung im Gehäuse und Erregerspulengestaltung;
3b: eine Querschnittsdarstellung des Aktuators mit Gehäuse mit einer zweiten alternativen Jochbefestigung;
4a: eine Längsschnittdarstellung einer ersten möglichen Ausführungsform einer Lagerungs- und Gehäusekonzeptes für den Modularaufbau für mehrere Segmentmotoren
4b: eine Längsschnittsdarstellung einer zweiten möglichen Ausführungsform eines Lagerungs- und Gehäusekonzeptes;
4c: eine Längsschnittsdarstellung einer dritten möglichen Ausführungsform eines Lagerungs- und Gehäusekonzpetes;
5: Längsschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform eines Lagerungs- und Gehäusekonzeptes mit einer gemeinsamen Lagerwelle für die beiden Rotoren als Twinantrieb;
5a: Längschnittsdarstellung einer fünften Ausführung des eines Lagerungs- und Gehäusekonzeptes aufbauend auf der vierten Ausführungsform.;
5b: eine Querschnittsdarstellung der Anordnung eines Segmentantriebes gemäß der fünften Ausführungsform auf einem Dieselmotorzylinderkopf (linke Darstellung) und auf einem Ottomotorzylinderkopf (rechte Darstellung);
6: perspektivische Darstellung einer Bank-Anordnung auf einem Zylinderkopf.
Die 1 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segmentantriebs, wobei lediglich ein Teil eines Twinsegementantrieb in der Explosionsdarstellung dargestellt ist. Im wesentlichen besteht der Segmentantrieb aus den Baugruppen Äußere Gehäuseplatte 11, Gehäusezwischenteil 12, Rotor 1, Außenstator 7 mit Erregerspulen 8 und Innenstator 9, Gehäuseteil 10 mit Lagerung und Kühlkreisbohrungen 11a, sowie Ventilankopplung 3.
Der Rotor 1 trägt mehrere Permanentmagnete 2 und verfügt über eine exzentrische Lagerbuchse 3, an welchem das Pleuel 25 des Ventils 17 angekoppelt ist. Zur Versteifung des Rotorgerüstes befinden sich gegebenenfalls Verstärkungsringe 5 an den Rändern des Rotors. Der Rotor 1 ist über die Lagerwelle 4 drehbar mittels vorzugsweise Wälzlager 13 in der äußeren Gehäuseplatte 11 und dem Gehäusezwischenteil 12 gelagert. Zur eventuellen Kühlung des Aktuators befinden sich geeignete Aussparungen 11a, insbesondere in Form von Kühlbohrungen in der Gehäusewandung 10, der äußeren Gehäuseplatte 11 und dem Gehäusezwischenteil 12. Mittels Verschraubungen 27 und Passstiften 28 wird der gesamte Segmentantrieb positionsgenau verspannt. Die axiale Lagerfixierung kann über Anlaufscheiben 14 erfolgen. Der Erregerkreis besteht aus mehreren Jochzähnen 7, welche mit Spulen 8 bestückt sind und im Gehäuse 10 fixiert sind. Der Magnetkreis wird über den Rotor 1 mit beidseitigem Luftspalt und dem Innenjoch 9 geschlossen. Dieses ist über eine Nut im Gehäuse 10 formschlüssig über eine entsprechende Nut 29 verdrehsicher in diesem befestigt. Die Schwenkbewegung des Rotors wird über eine geeignete Ventilankopplung, welche vorzugsweise mit Wälzlagern 6 in der Lagerbuchse 3 bestückt ist, in eine translatorische Bewegung des Ventils 17 übertragen. Das Ventil weist dabei neben dem Ventilfuß 17 vorzugsweise einen biege weichen Schaft 20 auf, welcher den durch die Drehbewegung entstehenden relativen Versatz des Lagerbuchse 3 zur Ventilachse elastisch kompensiert. Die Kopplung erfolgt mit einem am Schaft 20 aufgebrachtem Pleuel 19. Das Positionssignal des Ventils erfasst der Ventilhubsensor 21 über ein auf der Ventilhülse 18 angebrachtem Target. Alternativ kann die Ventilposition indirekt über die Rotorlage bestimmt werden. Ein geeigneter Drehwinkelsensor ist in 5 detailliert beschrieben.
An der dem dargestellten Antrieb abgewandten Seite des Gehäusezwischenteils 12 ist ein weitere Antrieb angeordnet. Dieser kann prinzipiell spiegelsymmetrisch zum dargestellten Antrieb aufgebaut sein. Das Gehäuseteil ist dabei das einzig gemeinsame Teil der beiden Antriebe.
Die 2a und 2b zeigen die universelle Einsatzmöglichkeit des Aktuators für unterschiedliche Verbrennungsmotorkonzepte. 2a zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Motorachse eines auf einem Dieselmotorzylinderkopf 24 platzierten Aktuators. Die Achse des Ventils 17 steht bei dieser Zylinderkopfbauart parallel zu den Zylinderachsen. 2b zeigt entsprechend den Querschnitt eines auf einem Ottomotorzylinderkopf 25 platzierten Aktuators. Wesentlich ist hierbei, dass der Rotor des Aktuators sowohl zur Mittelebene des Zylinderkopfs hin (innenliegend) als auch von der Mittelebene weg (außenliegend) angeordnet werden kann. Optional kann in eine Verlängerung des Ventilschafts ein Sensorelement 22 angeordnet werden.
Die 3a zeigt einen Querschnitt durch einen Antrieb des Segmentantriebes senkrecht zur Drehachse des Rotors. Der Außenstator ist aus mindestens 4 Jochzähnen 7 gestaltet, die Umfangserstreckung des Außenstators beträgt > 200°. Zur Fixierung der Jochzähne 7 im Gehäuse 10 befindet sich mindestens eine formschlüssige Verbindung 15, hier in Schwalbenschwanzausführung dargestellt. Hierbei können die Jochzähne 7 als Einzelpaket oder mehrere zusammengefasst ausgeführt sein.
Die Spulen 8, bevorzugt in Backlacktechnik ausgeführt, sind in dieser Variante als Stufenspulen ausgeführt, welche einzeln auf die Jochzähne 7 aufschoben werden. Die einzelnen Spulen können hierbei noch im Gehäuse in Reihe oder parallel verschaltet werden. Das bespulte Statorpaket kann nach Montage im Gehäuse vergossen werden. Die Befestigung des Aktuators auf dem Zylinderkopf erfolgt über Schrauben. Hierzu befinden sich am Gehäuse Laschen 26.
Wie in 3b gezeigt, kann das Außenjoch mehrgeteilt ausgeführt sein, wobei die Einzeljochzähne 7 in einem ringförmigen Rückschluss 30 formschlüssig, bspw. mittels Schwalbenschwanzverbindungen 15, eingebracht sind. Dieser Ring 30 ist ebenfalls über formschlüssige Verbindungen 15 im Gehäuse befestigt. Im selben Bild unten ist eine Möglichkeit der Außenjochgestaltung dargestellt, bei welcher der Außenstator 31 mit Jochzähnen einteilig ausgeführt ist. Der Außenstator wird nach der Spulenmontage auf Rundform geformt. Hierbei sollten die Trennflächen 15a möglichst mit kleinem Luftspalt gestaltet werden oder die Jochbleche versetzt ineinander greifen, um den magnetischen Widerstand klein zu halten.
Der Außenstator kann in ein Druckgussteil eingegossen oder verklebt sein, wobei sich für die Verklebung vorzugsweise der ringförmige Rückschluss 30 eignet, da der einteilige Außenstator 31 schon formschlüssig im Gehäuse 10 eingebettet ist.
Die 4a zeigt eine erste mögliche Ausführungsform eines Lagerungs- und Gehäusekonzeptes für den Modularaufbau für mehrere Segmentantriebe. Die Gehäuse 10, welche die bespulten Außenstatoren in ihrer Lage fixieren, sind hier getrennt von den äußeren Gehäuseplatten 10 und dem Gehäusezwischenteil 12 ausgeführt und bilden sog. Gehäusewandungsabschnitte. Diese werden bei der Montage über Passungen oder Stiftbohrungen exakt zueinander positioniert. Die äußere Gehäuseplatte 10 und das Gehäusezwischenteil 12 können hierbei auch als Lagerschilde für mindestens einen Antrieb bzw. Aktua tor ausgeführt sein und haben somit Aufnahmebohrungen für die Lagerungen 13. Die Lageraufnahme, welche am äußeren Umfang das Innenjoch 9 trägt, ist als zylindrisches Drehteil ausgeführt, welches mit dem planen Lagerschild form- und reibschlüssig miteinander verbunden ist. Hierzu eignet sich bspw. die Bördeltechnik.
Die 4b zeigt eine zweite Ausführungsform des Lagerungs- und Gehäusekonzeptes für mehrere Segmentantriebe, bei dem an dem Gehäusezwischenteil 12 ein Wandungsabschnitt 33 angeformt ist. Das Gehäusezwischenteil ist somit ein topfförmiges Teil, dessen zylindrische Wandung zur Anlage des Außenstators dient und in dem Bereich, wo die Ankopplung für das Ventil angeordnet ist, nicht vorhanden ist. Die äußere Gehäuseplatte 11 kann auch hier das Lagerauge des benachbarten Antriebes einbeziehen.
Die 4c zeigt eine dritte Ausführungsform des Lagerungs- und Gehäusekonzeptes, bei der das Gehäusezwischenteil 12 an jeder Seite einen kragenförmigen Wandungsabschnitt 34 aufweist und somit T-förmig ausgestaltet ist.
Den Ausführungsformen der 4a bis 4c ist gemein, dass die Rotoren 1 der benachbart angeordneten Antriebe drehfest auf einer Welle 1a angeordnet sind und die Welle 1a mittels Wälzlagern 13 im Gehäuse gelagert ist. Das Gehäusezwischenteil 12 trägt zu beiden Seiten jeweils einen Teil der Innenstatoren der beiden Antriebe und bildet das Lager für die Wellen 1a der Antriebe. An das links dargestellte Gehäusezwischenteil 12 schließt sich ein weiterer Antrieb an, dessen einer Teil des Innenstators von dem Gehäusezwischenteil 12 getragen wird und dessen Welle 1a ebenfalls in dem Gehäusezwischenteil gelagert ist.
In 5 ist eine vierte Ausführungsform des Lagerungs- und Gehäusekonzeptes dargestellt, wobei die Rotoren des als Twin-Antriebs ausgeführten Segmentantriebs auf einer gemeinsamen Lagerwelle 35 verdrehbar mittels Wälzlagern 13 gelagert sind.
Die Lagerwelle 35 kann reib- oder formschlüssig in dem Gehäusezwischenteil 34a arretiert sein. Mittels Spannringen 37 an den äußeren Enden der Lagerwelle 35 und die Wälzlager 13 einfassenden Gleitringscheiben 38 ist sichergestellt, dass die Lagerwelle 35 axial in Position gehalten bleibt. Selbstverständlich ist es möglich, die Lagerwelle 35 zweiteilig auszubilden.
Weiterhin ist in 5 die Platzierung eines Drehwinkelsensors 22 dargestellt. Der Sensor 22 ist in einer Aussparung in der äußeren Gehäuseplatte 11 fluchtend zur Drehachse des Rotors eingepasst. Das Target 23 zur Detektion der Drehwinkelposition ist am Rotor 1 befestigt. Für die elektrischen Anschlussleitungen zum Sensor 22 ist in diesem Zusammenhang eine dünne Folientechnik FPC 22d vorteilhaft auf der zugleich der Hall-IC 22b angeordnet bzw. verbunden ist.
In der 5 sind zudem zwei wichtige, den Aufbau bestimmende Maße L_Z = Zylinderabstand und L_v = Ventilabstand eingezeichnet. Innerhalb der Baulänge L_Z soll zur optimalen Kraftentfaltung die Länge des Außenstators 7 und die der Permanentmagnete 2 möglichst groß sein. Der notwendige Platz zum Wenden der Spulen ist hierzu zu optimieren. Dies ist nur möglich, wenn die Breite B der äußeren Gehäuseplatten 11 gering ist. Hierzu ist zur Versteifung notwendig, dass alle Toträume zwischen Spulen, Lagerplatten und Außenstator so mit Giesharz 40 ausgefüllt sind, dass dieses zur Versteifung des gesamten Aufbaus beiträgt. Für die Steifigkeit der Gehäuseplatten ist ebenso ein hoher E-Modul wichtig. Es bietet sich deshalb an, die Gehäuseplatten in einer Verbundkonstruktion auszuführen, indem die Lagerteile 11 und 34a für Lagerzapfen und Innenjoch aus Aluminium und die Verstärkungsplatten 36 aus Stahl oder Kohlefaserwerkstoff hergestellt wird. Die Lagerwelle 35 kann neben der Lagerung des Rotors auch zur Zentrierung der äußeren Gehäuseplatte 32a und somit des Inneren Innenjochs 9a verwendet werden. Somit kann eine hohe Rundlaufgenauigkeit zwischen dem Rotor und dem Innenjoch gewährleistet werden. Die Toleranzket te und die damit verbundenen Fertigungskosten können somit reduziert werden. Das Sensortarget 23 wird in diesem Fall mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt und der Drehwinkelsensor 22 wird exzentrisch positioniert.
Die 5a zeigt eine weitere fünfte Möglichkeit des Lagerungs- und Gehäusekonzeptes, welche auf der in 5 dargestellten Ausführungsform aufbaut. Gleiche Elemente werden hier nicht noch einmal beschreiben. Bei der Ausführungsform gem. 5a werden die in 5 dargestellten Verstärkerplatten 36 und damit die Dicke B eingespart. Damit befindet sich zwischen den Spulen 8 der Antriebe des Segmentantriebes keine Wandung, so dass die dem Aktuator zur Verfügung stehende Länge L_z = Zylinderabstand maximal für den Magnetkreis ausgenutzt werden kann. Zur Erhöhung des Kupferfüllgrades können die Spulen 8 zumindest stirnseitig über geeignete Vorrichtungen zusätzlich komprimiert werden. Damit wird der Abstand A_sp reduziert und die effektive Magnetlänge weiter vergrößert.
Die Lagerwelle 35 ist ebenfalls im Gehäusezwischenteil 34a eingepresst. Dieses Gehäusezwischenteil 34 ragt mit einem Teil 34a zwischen den Rotoren 1 in das Innere der Rotoren 1 und nimmt hier die Innenstatoren 9 auf. Das Gehäusezwischenteil 34a ist mit dem die Außenstatoren tragenden Gehäuseteil 34 in der Mitte des Gehäuses verbunden, wie es auch in 5b dargestellt ist. Damit ist in diesem Bereich das Gehäuse am Umfang in sich geschlossen. Die Spulendrähte 8a sind seitlich abgeführt und können in einer Gehäuseaussparung 34e entsprechend der gewählten Schaltung in Reihe oder parallel über el. Verbindungsteile 8b vorzugsweise aus Stanzgitter, kontaktiert werden. Diese Anschlüsse führen dann zum elektrischen Steuergerät. Parallel verläuft die Folie 22d, die zum Stecker 22e führt. Durch übliche Abschirmungsmaßnahmen kann die Sensorleitung frei von schädlichen Einstreuungen der Magnetfelder der Spulen gehalten werden. Zur zusätzlichen Verstärkung des Gehäuseteils 34a können vertikal verlaufende Rippen außen am Gehäuse eingeformt werden. Rippen und Wangen bilden mit dem Ge häuse 34 und Gehäusezwischenteil 34a eine Einheit und sind vorzugsweise als Druckgussteil hergestellt.
Die äußere Gehäuseplatte 32a ist zwischen den Gehäuseteilen 34, 34a eingespannt und stellt die Verbindung zum nächsten Aktuator her. Sie trägt sowohl zwei Innenjoche 9a und auch zwei Drehwinkelsensoren 22.
Die 5b zeigt diese Anordnung in einem Schnitt senkrecht zur Rotorachse. Wie bereits in der Beschreibung zur 5a erwähnt, ist in der Mitte des Segmentantriebes das Gehäusezwischenteil 34 am Umfang mit dem Gehäuse 34 über die Wangen 34c und 34d verbunden. Diese Wangen 34c, 34d und haben die gleiche Länge wie das Gehäuse 34. Damit ist das Gehäusezwischenteil 34 gut abgestützt. Im Rotorinnern ist das Innenjoch 9 gezeichnet.
Die 6 zeigt eine Bankanordnung der Aktuatoren auf einem Zylinderkopf mit Befestigung mittels Schrauben 26a und 26b, welche mit dem Aktuatorgehäuse verbunden sind. Wie schon in 2 gezeigt, sind die Aktuatoren zur Betätigung von benachbarten Ventilen der Auslass- bzw. Einlassventilseite in Reihe einseitig zum Ventil und in einer Höhe angeordnet. Das Gehäuse der Aktuatoren kann hierbei einteilig sein oder mehrteilig, so dass einzelne Aktuatoren aus bspw. Montage- oder Reparaturgründen einzeln demontiert werden können. Die Anschlüsse 37 der Spulen und Sensoren sind günstigstenfalls nach oben ausgeführt und werden direkt mit der Elektronik kontaktiert. Die Aktuatoren sind längsseitig mit z.B. drei Zuganker 38 verschraubt. Zwischen den Aktuatoren ist Platz für Zündkerze oder Zündspule 39 oder bei Direkteinspritzmotoren Einspritzventile.

1: Rotor
1a: Rotorwelle
2: Permanentmagnet
3: Lagerbuchse für Ventilankopplung
4: Lagerwelle des Rotors
5: Verstärkungsring für Rotortopf
6: Wälzlager für die Ventilankopplung
7: Jochzähne
8: Spule
9: Innenjoch
10: Gehäuse
11: äußere Gehäuseplatte
11a: Kühlbohrung
12: Gehäusezwischenteil
13: Wälzlager der Hauptwelle
14: Anlaufscheibe
15: Schwalbenschwanzfixierung
16: Aktuatorbefestigung
17: Ventilfuß
18: Ventilhülse
19: Pleuel
20: Ventilschaft
21: Ventilhubsensor
22: Drehwinkelsensor
23: Target für Drehwinkelsensor
24: Dieselzylinderkopf
25: Ottozylinderkopf
26: Befestigungslaschen Gehäuse
27: Zuganker
28: Passstifte
29: Verdrehsicherung Innenjoch
30: Ringförmiger Rückschluss
31: Einteiliger Außenstator
32: Mittlere Lagerplatte
33: L-förmiges Gehäuse/Lagerschild
34: T-förmiges Gehäuse/Lagerschild
34a: Gehäusezwischenteil – innenliegend
34b: Wangen, integraler Bestandteil des Gehäusezwischenteils
34c: wie 34b
35: Lagerwelle
36: Verstärkungsplatte
37: Spannring
38: Gleitringscheiben
39: Zündspule
40: Giesharz

Claims

Segmentantrieb, einen mehrere Permanentmagnete (2) tragenden Rotor (1) aufweisend, wobei die Permanentmagnete (2) in einem ersten Teilbereich des Umfangs des Rotors angeordnet sind, und in einem zweiten Teilbereich, in dem keine Permanentmagnete angeordnet sind, ein Lager (5) zur Ventilankopplung angeordnet ist, wobei der erste Teilbereich des Rotors (1) von einem Außenstator (7, 8) zumindest teilweise umfasst und innerhalb des Rotors (1) ein Innenstator (9) angeordnet ist, wobei Innen- und Außenstator am Gehäuse des Segmentmotors befestigt oder integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse des Antriebs mindestens zwei Rotoren (1) mit zugeordneten Außen- und Innenstatoren angeordnet sind, wobei zwischen zwei Rotoren (1) ein Gehäusezwischenteil (12, 34a) angeordnet ist, und die Rotoren (1) an dem Gehäusezwischenteil (12, 34a) oder auf einer im Gehäusezwischenteil (12, 34a) einliegenden Welle (1a, 35) gelagert sind.
Segmentantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse des Segmentantriebs mindestens zwei Antriebe angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Rotor (1) mit zugeordnetem Außen- und Innenstator aufweist, wobei zwischen zwei Antrieben ein Gehäusezwischenteil angeordnet ist, und am Gehäusezwischenteil (12, 34a) zumindest Teile eines Innenstators (9) und/oder Außenstators eines oder beider an das Gehäusezwischenteil angrenzenden Antriebe angeordnet ist bzw. sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäusezwischenteil mindestens ein axial gerichteter Vorsprung angeordnet, insbesondere angeformt oder befestigt ist, auf dem ein Rotor und/oder Außenstator und/oder Innenstator gelagert ist.
Segmentantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gehäusezwischenteil die Rotoren zweier benachbarter Antriebe gelagert sind, wobei das Gehäusezwischenteil zusätzlich Teile oder den gesamten Innenstator zumindest eines der beiden Antriebe trägt.
Segmentantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Segmentantriebes von zwei äußeren Gehäuseplatten (11) eingefasst ist.
Segmentantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden äußeren Gehäuseplatten (11) eine Lagerwelle oder den Rotor (1a) das angrenzenden Antriebes aufnimmt bzw. lagert.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden äußeren Gehäuseplatten mindestens einen axial nach innen gerichteten Vorsprung oder einen axial nach innen gerichteten Kragen hat, der den Innenstator oder einen Teil des Innenstators des äußeren Antriebes trägt.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eines Antriebes über einen Umfangswinkelbereich von 180 bis 300, insbesondere 200 bis 270 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) mit Permanentmagneten besetzt ist.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor über einen Um fangswinkelbereich größer 200 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) mit Permanentmagneten besetzt ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äußeren Gehäuseplatten mindestens zwei Rotoren mit jeweils zugehörigen Außen- und Innenstatoren angeordnet sind, wobei in der einen äußeren Gehäuseplatte ein Wellenende des einen äußeren Rotors und in der anderen Gehäuseplatte ein Wellenende des anderen äußeren Rotors gelagert ist, wobei die anderen Wellenenden in mindestens einem Gehäusezwischenteil gelagert sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusezwischenteil mindestens eine Lagerwelle trägt oder lagert oder mindestens eine Lagerwelle an das Gehäusezwischenteil angeformt oder an oder in diesem insbesondere drehfest angeordnet ist, und auf der bzw. den Lagerwelle(n) die Rotoren drehbar, insbesondere mittels Wälzlagern (13) gelagert sind.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rotor (1) auf einer Welle (1a) drehfest angeordnet ist, wobei die Welle (1a) drehbar in den Gehäuseplatten (11) und/oder einem Gehäusezwischenteil (12) gelagert ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator (9) zumindest eines Antriebes in axialer Richtung geteilt ist, wobei entweder beide Innenstatorteile an zwei den jeweiligen Antrieb seitlich begrenzenden Gehäusezwischenteilen angeordnet sind oder, wenn der Antrieb an eine äußere Gehäuseplatte angrenzt, ein Innenstatorteil an einem Gehäusezwischenteil und das andere Innenstatorteil der äußeren Gehäuseplatte angeordnet ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Segmentmotor umgreifende Gehäusewandung die Außenstatoren der Antriebe trägt.
Segmentantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gehäusewandung seitlich an den äußeren Gehäuseplatten abstützt bzw. an diesen befestigt sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung aus mehreren in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Wandungsabschnitten gebildet ist, wobei jeweils einer oder mehrere Außenstatoren innen an einem Wandungsabschnitt angeordnet sind bzw. von diesem getragen werden.
Segmentantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandungsabschnitt seitlich an einer äußeren Gehäuseplatte und/oder einem Gehäusezwischenteil angrenzt und insbesondere sich an dieser abstützt bzw. an dieser befestigt ist.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung oder ein Wandungsabschnitt an einer äußere Gehäuseplatte oder an einem Gehäusezwischenteil befestigt oder an dieser bzw. diesem angeformt ist.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine äußere Gehäuseplatte seitlich an der Gehäusewandung oder einem Wandungsabschnitt angrenzt oder/oder an dieser befestigt ist.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer äußeren Gehäuseplatte und/oder einem Gehäusezwischenteil ein sich in axialer Richtung erstreckender Kragen angrenzt bzw. angeformt ist, der die Gehäusewandung oder einen Wandungsabschnitt bildet, an dessen Innenwandung mindestens ein Außenstator anliegt und/oder an dieser befestigt ist.
Segmentantrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kragen nur um einen Umfangswinkelbereich von 180 bis 300, insbesondere 220 bis 290 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) erstreckt.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstatoren formschlüssig an der Gehäusewandung oder den Wandungsabschnitten gehalten sind.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstatoren an der Gehäusewandung oder den Wandungsabschnitten mittels Verbindungsmitteln, insbesondere Schrauben oder Kleber gehalten sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die äußeren Gehäuseplatten des Gehäuses mittels sich in axialer Richtung erstreckender Schrauben zusammengehalten sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schraube ein Gehäusezwischenteil durchgreift.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehäuseplatten aus einem Werkstoff mit hohem E-Modul ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehäuseplatten durch eine Verbundkonstruktion gebildet sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel mit Erregerspulen benachbarter Antriebe unmittelbar ohne nennenswerten Luftspalt aneinandergrenzen.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen in Längsrichtung zur Erzielung eines hohen Füllfaktors komprimiert sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Gehäuseplatte oder dem Gehäusezwischenteil mindestens ein Drehwinkelsensor und damit zusammenwirkendes Target am Rotor angeordnet ist.
Segmentantrieb nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Hallelement ist, welcher insbesondere auf einer Folie angeordnet ist.
Segmentantrieb nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie Mittel zur Abschirmung von elektrischen Feldern oder elektromagnetischen Feldern aufweist, wobei die Folie zwischen den Spulen an die Außenseite des Gehäuses des Segmentantriebes geführt ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen und Außenstatoren miteinander im Gehäuse vergossen sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel und ein Außenstatorring zusammen mit den Erregerwicklungen den Außenstator bilden.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel und der Außenstator einteilig sind und nach der Spulenmontage auf Rundform geformt werden.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung des Segmentantriebes auf der Gehäuseoberseite angeordnet ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis des Abstandes der Permanentmagnete zur Drehachse und des Abstandes der Ventilbetätigung zur Drehachse zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenstator ein Erregerjoch bestehend aus vorzugsweise acht Jochpolen und acht Spulen aufweist, wobei jeweils vier Spulen in einer Schaltung parallel oder in Reihe zusammengeschaltet sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator aus einem magnetisch leitfähigem Material und als Ringsegment ausgebildet ist, welches sich an einer Gehäuseplatte abstützt.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator verdrehsicher am Gehäuse oder der Gehäuseplatte, insbesondere mittels Formschluss befestigt und/oder verklebt ist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen Außenstator, Gehäuseteilen und Spulen und mindestens einer Gehäuseplatte mit Füllstoff, insbesondere Giesharz gefüllt ist, wobei der Füllstoff die Gehäuseplatte versteift.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen aus Backlackdraht gebildet sind, die in einer Stufenform gewickelt sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse für die Erregerspulen zur Verbindung mit einem Leistungsteil eines Steuergerätes auf der offenen Seite des Gehäuses angeordnet sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Segmentmotors mit Kühlkanäle aufweist.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentmotor mindestens einen Endanschlag für den Rotor zur Begrenzung des Öffnungshubes und/oder Kalibrierung der Sensorik hat.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehäuseplatten und/oder Gehäusezwischenteile senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten parallel zueinander angeordnet sind.
Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Segmentantriebe nebeneinander angeordnet und zu einer Bank zusammengefasst sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der mehreren Segmentantriebe durch axiale Schrauben zusammengehalten sind, wobei die Schrauben zumindest die äußeren Gehäuseplatten der einzelnen Segmentantriebe und optional die Gehäusezwischenteile durchgreifen und zusammenhalten.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten äußeren Gehäuseplatten zweier aneinander grenzenden Segmentantriebe einer Bank eine kleinere Wanddicke aufweisen als die äußeren Gehäuseplatten der Bank.
Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bänke nebeneinander und/oder übereinander auf einem Zylinderkopf eines Motors angeordnet sind.
Segmentantrieb nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bänken Zündkerzen, Glühkreise und/oder Einspritzventile angeordnet sind.
Ventilantrieb für ein Gaswechselventil mit mindestens einem Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilschaft ein Target angeordnet ist, welches zusammen mit einem Sensor zur Ermittlung des Ventilhubes bzw. der Position des Ventilschafts dient.
Ventilantrieb für ein Gaswechselventil mit mindestens einem Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebe für Einlassventile und zwei Antriebe für Auslassventile in einem Gehäuse angeordnet sind.