DE102012222624A1

DE102012222624A1 - Rotor for electrochemical combustion engine used in switched reluctance machine, has rotor tooth with nose that is protruded transverse to radial direction of rotor main portion

Info

Publication number: DE102012222624A1
Application number: DE201210222624
Authority: DE
Inventors: Thomas Boeker; Erik Weissenborn; Uwe Vollmer; Henning Hanssen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-12

Abstract

The rotor (100) has several rotor teeth (120) which are arranged in the circumferential direction of a rotor main portion (110) and in a radial direction (111) of the rotor main portion projecting from the rotor main portion. A nose (130) is arranged on the toothed rotor. The nose of the rotor tooth is protruded transverse to the radial direction of the rotor main portion. Independent claims are included for the following: (1) a stator for electric engine; and (2) an electrochemical combustion engine.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektrokraftmaschine, einen Stator für eine Elektrokraftmaschine und eine Elektrokraftmaschine mit einem solchen Rotor bzw. Stator. The invention relates to a rotor for an electric motor, a stator for an electric motor and an electric motor with such a rotor or stator.

Stand der Technik State of the art

Elektrokraftmaschinen, welche beispielsweise als geschaltete Reluktanzmaschinen ausgeführt sind, können sich durch einen einfachen und robusten Aufbau auszeichnen. Solche Reluktanzmaschinen können sich beispielsweise für den Einsatz in rauen Umgebungen und für hohe Drehzahlen eignen. Electric power machines, which are designed for example as switched reluctance machines, can be characterized by a simple and robust construction. Such reluctance machines may be suitable, for example, for use in harsh environments and for high speeds.

Eine Reluktanzmaschine ist eine Bauform einer Elektrokraftmaschine in Form eines Elektromotors, bei dem der Rotor üblicherweise aus einem weichmagnetischen Material wie z. B. Eisen besteht und der Stator die Magnetspulen enthält. Die Bewegung, d. h. die Rotation des Rotors, kommt dadurch zustande, dass das System nach minimaler Reluktanz, d. h. nach minimalem magnetischem Widerstand, strebt. Je nach Beschaltung der Spulen des Stators wird damit der Rotor in eine Rotationsbewegung versetzt. Beim Betrieb von Reluktanzmaschinen kann es zu einer hohen Schallemission aufgrund einer großen magnetischen Kraftwirkung in den Aktivteilen kommen, welche beispielsweise durch sehr große radiale Kräfte in den Statorzähnen, welche die Spulen zur Erzeugung des magnetischen Antriebsfeldes aufweisen, hervorgerufen wird. A reluctance machine is a design of an electric motor in the form of an electric motor, in which the rotor is usually made of a soft magnetic material such. As iron and the stator contains the magnetic coils. The movement, d. H. The rotation of the rotor is due to the fact that the system has a minimum reluctance, i. H. after minimal magnetic resistance, aspires. Depending on the wiring of the coils of the stator so that the rotor is set in a rotational movement. The operation of reluctance machines can lead to a high acoustic emission due to a large magnetic force effect in the active parts, which is caused for example by very large radial forces in the stator teeth, which have the coils for generating the magnetic drive field.

Die EP 1 814 212 A1 beschreibt eine Elektrokraftmaschine mit einem Stator und einem Rotor, wobei sowohl an dem Stator als auch an dem Rotor eine Mehrzahl von Zähnen angeordnet ist und wobei die Rotorzähne einen asymmetrischen Aufbau aufweisen, der sich durch einen Materialeinschnitt kennzeichnet. The EP 1 814 212 A1 describes an electric motor with a stator and a rotor, wherein both the stator and the rotor a plurality of teeth is arranged and wherein the rotor teeth have an asymmetrical structure, which is characterized by a material incision.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Mit der Erfindung werden ein Rotor und ein Stator für eine Elektrokraftmaschine bereitgestellt, welche es ermöglichen, die Elektrokraftmaschine, insbesondere in Form einer Reluktanzmaschine, mit einer reduzierten Schallemission zu betreiben. With the invention, a rotor and a stator for an electric motor are provided, which make it possible to operate the electric motor, in particular in the form of a reluctance machine, with a reduced acoustic emission.

Es ist ein Rotor für eine Elektrokraftmaschine, ein Stator für eine Elektrokraftmaschine und eine Elektrokraftmaschine gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung. It is a rotor for an electric motor, a stator for an electric motor and an electric motor specified according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Rotor für eine Elektrokraftmaschine angegeben, wobei der Rotor einen Rotorkörper und eine Mehrzahl von Rotorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung an dem Rotorkörper angeordnet sind und in radialer Richtung des Rotorkörpers von dem Rotorkörper abragen. Der Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Rotorzahn der Mehrzahl von Rotorzähnen eine Nase angeordnet ist, wobei die Nase von dem Rotorzahn in einer Abragerichtung quer zu der radialen Richtung des Rotorkörpers abragt. According to a first aspect of the invention, there is provided a rotor for an electric motor, the rotor having a rotor body and a plurality of rotor teeth circumferentially disposed on the rotor body and projecting from the rotor body in the radial direction of the rotor body. The rotor is characterized in that a nose is arranged on at least one rotor tooth of the plurality of rotor teeth, wherein the nose protrudes from the rotor tooth in a Abrag direction transversely to the radial direction of the rotor body.

Bei der Elektrokraftmaschine kann es sich insbesondere um einen Elektromotor in Form eines Reluktanzmotors handeln. Die Nase kann dabei insbesondere einseitig an einem Rotorzahn angeordnet sein. Durch die Anordnung der Nase an dem Rotorzahn in einer Richtung quer zu der radialen Richtung des Rotorkörpers wird ein Rotorzahn mit asymmetrischer Massenverteilung in Umfangsrichtung des Rotors, d. h. entlang der Abragerichtung der Nase quer zu der radialen Richtung, bereitgestellt. Diese asymmetrische Materialverteilung bzw. Masseverteilung des Rotorzahns ermöglicht eine Reduzierung der Schallemission bei dem Betrieb einer Reluktanzmaschine, da sich gerade durch diesen Aufbau der Rotorzähne die radialen Kräfte in den Statorzähnen eines mit dem Rotor zusammenwirkenden Stators reduzieren, da beispielsweise bei einem Einschaltvorgang der Spulen an den Statorzähnen der Abstand zwischen diesen Statorzähnen und den Rotorzähnen reduziert ist. The electric motor may in particular be an electric motor in the form of a reluctance motor. The nose can be arranged in particular on one side on a rotor tooth. By arranging the lug on the rotor tooth in a direction transverse to the radial direction of the rotor body, a rotor tooth with asymmetric mass distribution in the circumferential direction of the rotor, i. H. along the spreading direction of the nose transverse to the radial direction. This asymmetric material distribution or mass distribution of the rotor tooth allows a reduction of the acoustic emission in the operation of a reluctance, since just reduce by this structure of the rotor teeth, the radial forces in the stator teeth of a rotor cooperating with the stator, as for example at a switch-on of the coils to the Statorzähnen the distance between these stator teeth and the rotor teeth is reduced.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Nase an einem freitragenden Ende des zumindest einen Rotorzahns angeordnet. According to one embodiment, the nose is arranged on a cantilevered end of the at least one rotor tooth.

Damit weist die Nase in radialer Richtung des Rotorkörpers einen möglichst großen Abstand zu dem Rotorkörper auf, was im Gegenzug den Abstand zu einem mit dem Rotor zusammenwirkenden Stator reduziert, so dass der Abstand zwischen der Nase an den Rotorzähnen und den Statorzähnen minimiert werden kann. Thus, the nose in the radial direction of the rotor body on the largest possible distance to the rotor body, which in turn reduces the distance to a cooperating with the rotor stator, so that the distance between the nose on the rotor teeth and the stator teeth can be minimized.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die Abragerichtung der Nase senkrecht zu der radialen Richtung des Rotorkörpers. According to a further embodiment, the removal direction of the nose is perpendicular to the radial direction of the rotor body.

Damit ragt die Nase an dem Rotorzahn in Umfangsrichtung des Rotorkörpers ab. Die Nase kann insbesondere so angeordnet sein, dass die Abragerichtung der Nase an dem Rotorzahn in Richtung einer Rotationsbewegung des Rotors verläuft. Thus, the nose protrudes on the rotor tooth in the circumferential direction of the rotor body. The nose can in particular be arranged so that the direction of removal of the nose on the rotor tooth runs in the direction of a rotational movement of the rotor.

Alternativ dazu kann die Abragerichtung der Nase von dem Rotorzahn und die radiale Richtung des Rotorkörpers auch einen von 90 Grad abweichenden Winkel einschließen, beispielsweise einen Winkel zwischen 70 Grad und 89 Grad. Alternatively, the projecting direction of the nose of the rotor tooth and the radial direction of the rotor body may also be one of 90 degrees include different angle, for example, an angle between 70 degrees and 89 degrees.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der zumindest eine Rotorzahn und die Nase einstückig ausgeführt. According to a further embodiment, the at least one rotor tooth and the nose are made in one piece.

Der Rotorzahn und die Nase können insbesondere aus einem weichmagnetischen Material wie Eisen ausgeführt sein. Die einstückige Ausführung des Rotorzahns und der Nase können insbesondere einen Herstellungsvorgang des Rotors wie oben und im Folgenden beschrieben vereinfachen bzw. verkürzen. The rotor tooth and the nose can in particular be made of a soft magnetic material such as iron. The one-piece design of the rotor tooth and the nose can in particular simplify or shorten a manufacturing process of the rotor as described above and below.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zumindest eine Rotorzahn der Mehrzahl von Rotorzähnen eine Ausnehmung auf, welche an dem zumindest einen Rotorzahn mit Bezug zu einer in radialer Richtung verlaufenden Mittellinie der Nase gegenüberliegend angeordnet ist. According to a further embodiment, the at least one rotor tooth of the plurality of rotor teeth has a recess, which is arranged on the at least one rotor tooth with respect to a radially extending center line of the nose opposite.

Durch die Ausnehmung kann eine weitere Asymmetrie der Massenverteilung des Rotorzahns erreicht werden, was bei dem Betrieb einer Elektrokraftmaschine in Form einer Reluktanzmaschine die Schallemission weiter reduzieren kann. Bei der Ausnehmung kann es sich um eine Bohrung, eine Einkerbung oder eine Materialabtragung mit Bezug zu der ursprünglichen Form des Rotorzahns handeln. Die Massenasymmetrie des Rotorzahns mit Bezug zu der in radialer Richtung des Rotorkörpers verlaufenden Mittellinie des Rotorzahns ergibt sich damit auf der einen Seite durch das Hinzufügen der Nase und auf der anderen Seite durch die aufgrund der Ausnehmung erfolgte Material- bzw. Massenabführung. Through the recess, a further asymmetry of the mass distribution of the rotor tooth can be achieved, which can further reduce the noise emission during operation of an electric motor in the form of a reluctance machine. The recess may be a bore, a notch or a material removal with respect to the original shape of the rotor tooth. The mass asymmetry of the rotor tooth with respect to the center line of the rotor tooth extending in the radial direction of the rotor body thus results on the one hand by the addition of the nose and on the other side by the material or mass removal due to the recess.

In anderen Worten wird ein Rotor für eine unsymmetrisch geschaltete Reluktanzmaschine beschrieben, wobei zumindest ein Rotorzahn des Rotors eine positive Ausprägung in Form einer Nase auf der ersten Seite der Mittellinie des Rotorzahns und eine negative Einprägung auf der zweiten Seite des Rotorzahns aufweist. In other words, a rotor for a single-ended reluctance machine is described, wherein at least one rotor tooth of the rotor has a positive characteristic in the form of a nose on the first side of the center line of the rotor tooth and a negative impression on the second side of the rotor tooth.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stator für eine Elektrokraftmaschine beschrieben, welcher einen Statorkörper und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in umlaufender Richtung an einer Innenwand des Statorkörpers angeordnet sind und in radialer Richtung des Statorkörpers von der Innenwand abragen. Der Stator ist dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Statorzahn der Mehrzahl von Statorzähnen eine Nase angeordnet ist, welche von dem zumindest einen Statorzahn in einer Abragerichtung quer zu der radialen Richtung des Statorkörpers abragt. According to a further aspect, a stator for an electric motor is described which has a stator body and a plurality of stator teeth, which are arranged in the circumferential direction on an inner wall of the stator and project in the radial direction of the stator body of the inner wall. The stator is characterized in that a nose is arranged on at least one stator tooth of the plurality of stator teeth, which protrudes from the at least one stator tooth in a Abrag direction transversely to the radial direction of the stator body.

Der Stator bildet damit gewissermaßen ein analog aufgebautes Gegenstück zu dem Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben. Bei dem Rotor sind die Rotorzähne in Umfangsrichtung an einer Außenwand angeordnet, wobei bei dem Stator die Statorzähne in umlaufender Richtung an einer Innenwand angeordnet sind. Werden der Rotor und der Stator wie oben und im Folgenden beschrieben in Form einer Elektrokraftmaschine zusammengeführt, so weisen damit die Rotorzähne und die Statorzähne jeweils aufeinander und dienen damit der Übertragung bzw. Leitung der magnetischen Feldlinien, so dass der Rotor durch den Stator in Bewegung gesetzt wird. The stator thus effectively forms an analogously constructed counterpart to the rotor as described above and below. In the rotor, the rotor teeth are arranged in the circumferential direction on an outer wall, wherein the stator, the stator teeth are arranged in the circumferential direction on an inner wall. If the rotor and the stator are combined in the form of an electric motor as described above and below, then the rotor teeth and the stator teeth face one another and thus serve to transmit or conduct the magnetic field lines so that the rotor is set in motion by the stator becomes.

Für den Aufbau des Statorzahns und die Anordnung der Nase an dem Statorzahn gilt sinngemäß das Gleiche wie für den weiter oben detaillierter beschriebenen Rotorzahn mit Nase. Der Statorzahn weist damit genauso wie der Rotorzahn eine Materialasymmetrie mit Bezug zu einer in radialer Richtung des Stators verlaufenden Mittellinie des Statorzahns auf. The same applies to the structure of the stator tooth and the arrangement of the nose on the stator tooth as for the rotor tooth with nose described in more detail above. The stator tooth thus has, just like the rotor tooth, a material asymmetry with respect to a center line of the stator tooth running in the radial direction of the stator.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Stators richtet sich die Materialasymmetrie des Statorzahns entgegen einer vorgesehenen Rotationsrichtung des Rotors, wenn der Stator und der Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben in Form einer Elektrokraftmaschine funktional miteinander gekoppelt sind. In anderen Worten könnte sich beispielsweise bei einer vorgesehenen Rotationsrichtung des Rotors entgegen dem Uhrzeigersinn die Nase an dem Rotorzahn ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn, d. h. in Rotationsrichtung, erstrecken, wobei sich die Nase von dem Statorzahn im Uhrzeigersinn erstreckt bzw. abragt. Das bedeutet, dass die Materialasymmetrien des Rotorzahns bzw. des Statorzahns bei einer Rotation des Rotors jeweils zueinander gerichtet sind. Durch die Materialasymmetrien des Rotorzahns und des Statorzahns kann der magnetische Widerstand zwischen den Statorzähnen und den Rotorzähnen reduziert werden, so dass von einem solchen Stator eine geringere Schallemission ausgehen kann. In a preferred embodiment of the stator, the material asymmetry of the stator tooth is directed counter to an intended direction of rotation of the rotor when the stator and the rotor are functionally coupled to one another as described above and below in the form of an electric motor. In other words, for example, in the case of an intended direction of rotation of the rotor in the counterclockwise direction, the nose on the rotor tooth could also rotate in the counterclockwise direction, ie. H. in the direction of rotation, wherein the nose extends from the stator tooth in a clockwise direction or protrudes. This means that the material asymmetries of the rotor tooth or of the stator tooth are in each case directed towards one another during a rotation of the rotor. Due to the material asymmetries of the rotor tooth and the stator tooth, the magnetic resistance between the stator teeth and the rotor teeth can be reduced, so that a lower noise emission can emanate from such a stator.

Auch wenn die obigen Erläuterungen zu dem Stator sich auf eine Reluktanzmaschine beziehen, welche als sogenannter Innenläufer aufgebaut ist, d.h. dass der Rotor innerhalb des Stators angeordnet ist, kann der Aufbau der Rotor- und Statorzähne sinngemäß für einen sogenannten Außenläufer übernommen werden, bei dem sich das in radialer Richtung außen liegende Element der Reluktanzmaschine dreht. Although the above explanations regarding the stator refer to a reluctance machine constructed as a so-called internal rotor, i. that the rotor is arranged within the stator, the structure of the rotor and stator teeth can be adopted mutatis mutandis for a so-called external rotor in which rotates the radially outer element of the reluctance machine.

Für die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen des Stators gelten sinngemäß die Ausführungen zu dem Rotor, welche weiter oben detailliert ausgeführt wurden. For the embodiments of the stator described below apply mutatis mutandis to the embodiments of the rotor, which have been detailed above.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nase an einem freitragenden Ende des zumindest einen Statorzahns angeordnet. According to a further embodiment, the nose is arranged on a cantilevered end of the at least one stator tooth.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die Abragerichtung senkrecht zu der radialen Richtung des Statorkörpers. According to a further embodiment, the removal direction is perpendicular to the radial direction of the stator body.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der zumindest eine Statorzahn und die Nase einstückig ausgeführt. According to a further embodiment, the at least one stator tooth and the nose are made in one piece.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zumindest eine Statorzahn der Mehrzahl von Statorzähnen eine Ausnehmung auf, welche an dem zumindest einen Statorzahn mit Bezug zu einer in radialer Richtung verlaufenden Mittellinie der Nase gegenüberliegend angeordnet ist. According to a further embodiment, the at least one stator tooth of the plurality of stator teeth has a recess, which is arranged on the at least one stator tooth with respect to a radially extending center line of the nose opposite.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Elektrokraftmaschine angegeben, welche als Reluktanzmaschine ausgeführt ist, wobei die Elektrokraftmaschine einen Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben und einen Stator aufweist, wobei der Rotor in dem Stator so angeordnet ist, dass die Nase in einer vorgesehenen Rotationsrichtung des Rotors von dem zumindest einen Rotorzahn abragt. According to a further aspect, there is provided an electric motor machine which is designed as a reluctance machine, wherein the electric motor has a rotor as described above and below and a stator, wherein the rotor is arranged in the stator so that the nose in an intended direction of rotation of the rotor protrudes from the at least one rotor tooth.

Damit liegt eine Massenasymmetrie des Rotorzahns in Richtung der Rotationsrichtung vor, welche die magnetische Schallwirkung durch radiale Kräfte in den Statorzähnen reduzieren kann. This results in a mass asymmetry of the rotor tooth in the direction of the rotation direction, which can reduce the magnetic sound effect by radial forces in the stator teeth.

Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei dem Stator um einen beliebigen Stator handeln kann, d. h. in einer Ausführungsform also auch um einen Stator mit massensymmetrisch aufgebauten Statorzähnen. It should be noted that the stator may be any stator, i. H. in one embodiment, therefore, also around a stator with massively symmetrical stator teeth.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Elektrokraftmaschine angegeben, welche als Reluktanzmaschine ausgeführt ist, und einen Stator wie oben und im Folgenden beschrieben sowie einen Rotor aufweist, wobei der Stator so angeordnet ist, dass die Nase entgegen einer vorgesehenen Rotationsrichtung des Rotors von dem zumindest einen Statorzahn abragt. According to a further aspect, there is provided an electric motor which is embodied as a reluctance machine and has a stator as described above and below and a rotor, the stator being arranged such that the lug is counter to an intended direction of rotation of the rotor from the at least one stator tooth protrudes.

In dieser Ausführungsform sind die Statorzähne so ausgeführt, dass auch ihre Massenasymmetrie den magnetischen Widerstand zwischen den Statorzähnen und den Rotorzähnen reduzieren kann. In this embodiment, the stator teeth are designed so that their mass asymmetry can reduce the magnetic resistance between the stator teeth and the rotor teeth.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Elektrokraftmaschine angegeben, welche als Reluktanzmaschine ausgeführt ist und einen Stator wie oben und im Folgenden beschrieben sowie einen Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben aufweist. According to a further aspect, there is provided an electric motor which is designed as a reluctance machine and has a stator as described above and below and a rotor as described above and below.

Die Rotorzähne sind dabei massenasymmetrisch in Rotationsrichtung aufgebaut und die Statorzähne sind massenasymmetrisch entgegen der Rotationsrichtung des Rotors aufgebaut. The rotor teeth are constructed mass asymmetrically in the direction of rotation and the stator teeth are constructed mass asymmetrically opposite to the direction of rotation of the rotor.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In the following, embodiments of the invention will be described with reference to the figures.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic representation of a plan view of a rotor according to an embodiment.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Rotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 2 shows a schematic representation of a portion of a rotor according to another embodiment.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Rotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 3 shows a schematic representation of a portion of a rotor according to another embodiment.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrokraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. 4 shows a schematic representation of an electric motor according to an embodiment.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel. 5 shows a schematic representation of a stator according to an embodiment.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugsziffern verwendet, so betreffen diese gleiche oder ähnliche Elemente. The illustrations in the figures are schematic and not to scale. If the same reference numerals are used in the following description of the figures, these relate to the same or similar elements.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt einen Rotor 100 mit einem zylinderförmigen Rotorkörper 110, welcher vier Rotorzähne 120 aufweist, die in radialer Richtung 111 entlang des Umfangs des Rotorkörpers angeordnet sind. 1 shows a rotor 100 with a cylindrical rotor body 110 , which has four rotor teeth 120 has, in the radial direction 111 are arranged along the circumference of the rotor body.

Jeder Rotorzahn 120 weist eine Nase 130 auf, welche an dem freitragenden Ende 134 des Rotorzahns 120 angeordnet ist und von dem Rotorzahn 120 in einer Abragerichtung 131 abragt, wobei die Abragerichtung 131 senkrecht zu der radialen Richtung 111 des Rotorkörpers 110 verläuft. Every rotor tooth 120 has a nose 130 on which at the cantilevered end 134 of the rotor tooth 120 is arranged and from the rotor tooth 120 in an orientation direction 131 protrudes, with the Abragerichtung 131 perpendicular to the radial direction 111 of the rotor body 110 runs.

Dadurch, dass die Nase 130 an dem freitragenden Ende 134 des Rotorzahns 120 angeordnet ist, wird eine Länge einer Stirnfläche 122 des Rotorzahns 120 in Umfangsrichtung des Rotorkörpers verlängert bzw. erhöht. Die Nase 130 weist eine Stirnfläche 132 auf, welche in Richtung einer Rotationsrichtung des Rotors gerichtet sein kann. By doing that, the nose 130 at the cantilevered end 134 of the rotor tooth 120 is arranged, becomes a length of an end face 122 of the rotor tooth 120 extended or increased in the circumferential direction of the rotor body. The nose 130 has an end face 132 on, which may be directed in the direction of a rotational direction of the rotor.

2 zeigt einen Teilausschnitt eines Rotors 100, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich ein an dem Rotorkörper 110 angeordneter Rotorzahn 120 dargestellt ist. Die Nase 130 ist mit Bezug zu der Mittellinie 121 des Rotorzahns 120 in einer Rotationsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn vorne an dem Rotorzahn 120 angeordnet und weist eine abgerundete Stirnfläche 132 auf. Die Stirnfläche 132 der Nase 130 kann eine beliebige geometrische Form aufweisen und alternativ zu der in 2 dargestellten abgerundeten Form eine ebene Form aufweisen, wie in 1 dargestellt. 2 shows a partial section of a rotor 100 , where for clarity only one on the rotor body 110 arranged rotor tooth 120 is shown. The nose 130 is related to the centerline 121 of the rotor tooth 120 in a counterclockwise direction of rotation at the front of the rotor tooth 120 arranged and has a rounded end face 132 on. The face 132 the nose 130 can have any geometric shape and, alternatively, to the in 2 shown rounded shape have a planar shape, as in 1 shown.

Zusätzlich zu der Nase 130 vorne (mit Bezug zu einer Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn) an dem Rotorzahn 120 weist der Rotorzahn mit Bezug zu derselben Rotationsrichtung hinten eine Ausnehmung 140 auf, bei der es sich um eine Material- bzw. Massenabtragung mit Bezug zu der Grundform des Rotorzahns, welche durch gestrichelte Linien dargestellt ist, handelt. In addition to the nose 130 front (with respect to a counterclockwise rotation) on the rotor tooth 120 the rotor tooth has a recess at the rear with respect to the same direction of rotation 140 which is a material or mass removal with respect to the basic shape of the rotor tooth, which is shown by dashed lines.

Durch die Nase 130 einerseits und durch die der Nase mit Bezug zu der Mittellinie 121 des Rotorzahns 120 gegenüberliegende Ausnehmung 140 andererseits wird eine Material- bzw. Massenasymmetrie des Rotorzahns 120 in Richtung einer Rotationsrichtung entgegen des Uhrzeigersinns erreicht. Through the nose 130 on the one hand and through the nose with reference to the midline 121 of the rotor tooth 120 opposite recess 140 On the other hand, a material or mass asymmetry of the rotor tooth 120 reached in the direction of a direction of rotation counterclockwise.

3 zeigt eine der 2 entsprechende Darstellung eines Rotors 100. In 3 ist die Ausnehmung 140 in Form einer Bohrung ausgeführt und der Rotorzahn 120 weist ein abgerundetes Ende auf, wobei das abgerundete Ende an die Ausnehmung 140 angrenzt und damit der Nase 130 mit Bezug zu der Mittellinie 121 des Rotorzahns gegenüberliegt. Die Abrundung 145 und die Ausnehmung 140 stellen eine Material- bzw. Massenabtragung dar. 3 shows one of the 2 corresponding representation of a rotor 100 , In 3 is the recess 140 executed in the form of a bore and the rotor tooth 120 has a rounded end, with the rounded end to the recess 140 adjoins and thus the nose 130 with reference to the midline 121 the rotor tooth is opposite. The rounding off 145 and the recess 140 represent a material or Massenabtragung.

Durch die Anordnung der Nase 130 und der Abrundung 145 erfährt die Stirnfläche 122 des Rotorzahns 120 eine laterale Verschiebung in Rotationsrichtung des Rotors mit Bezug zu dem Rotorzahn 120 und insbesondere der Erstreckung des Rotorzahns entlang der Breite 129 des Rotorzahns. Dabei kann die Länge 123 der Stirnfläche 122 durch die Ausgestaltung der Nase 130 und der Abrundung 145 länger oder kürzer als oder gleich lang wie die Breite 129 des Rotorzahns 120 sein. By the arrangement of the nose 130 and the rounding off 145 experiences the face 122 of the rotor tooth 120 a lateral displacement in the direction of rotation of the rotor with respect to the rotor tooth 120 and in particular the extent of the rotor tooth along the width 129 of the rotor tooth. The length can be 123 the face 122 through the design of the nose 130 and the rounding off 145 longer or shorter than or equal to the width 129 of the rotor tooth 120 be.

Die Länge 123 der Stirnfläche 122 in Rotationsrichtung des Rotors wird dabei insbesondere von einem ebenen Abschnitt der Stirnfläche 122 definiert. D. h. dass die abgerundete Stirnfläche der Nase sowie die Abrundung 145 nicht zu der Länge 123 der Stirnfläche 122 beitragen. The length 123 the face 122 in the direction of rotation of the rotor is in particular of a flat portion of the end face 122 Are defined. Ie. that the rounded face of the nose as well as the rounding off 145 not to the length 123 the face 122 contribute.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrokraftmaschine 300, welche insbesondere eine Reluktanzmaschine sein kann. Die Elektrokraftmaschine 300 weist einen Rotor 100 wie oben und im Folgenden beschrieben und einen Stator 200 auf. Der Rotor weist vier Rotorzähne 120 jeweils mit einer Nase auf, wobei sich die Nase von den Rotorzähnen in Rotationsrichtung des Rotors entgegen dem Uhrzeigersinn erstreckt. Der Rotor 100 ist in der Aufnahmeöffnung 205 des Stators 200 so angeordnet, dass der Rotor bei einer Beaufschlagung von an den Statorzähnen 220 angeordneten Spulen (welche aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind) mit Strom durch das entstehende magnetische Feld in Rotationsbewegung versetzt wird. Bei der Rotationsbewegung des Rotors bewegt sich die Stirnfläche 122 der Rotorzähne an der Stirnfläche 222 der Statorzähne entlang. Die Nasen der Rotorzähne ragen in Rotationsrichtung des Rotors entgegen dem Uhrzeigersinn so ab, dass ein Abstand zwischen den Statorzähnen und den Rotorzähnen bzw. der Nase der Rotorzähne in dem Zeitpunkt der Beaufschlagung der Spulen der Statorzähne mit Strom reduziert wird, womit die Schallemission der Elektrokraftmaschine durch ein Reduzieren der radialen Kräfte in den Statorzähnen reduziert wird, da der magnetische Widerstand zwischen den Statorzähnen und den Rotorzähnen reduziert wird, weil die Nase der Rotorzähne einen Abstand zu den Statorzähnen reduziert. 4 shows a schematic representation of an electric motor 300 which in particular can be a reluctance machine. The electric motor 300 has a rotor 100 as described above and below and a stator 200 on. The rotor has four rotor teeth 120 each with a nose, wherein the nose of the rotor teeth in the rotational direction of the rotor extends in the counterclockwise direction. The rotor 100 is in the receiving opening 205 of the stator 200 arranged so that the rotor when subjected to the stator teeth 220 arranged coils (which are not shown for reasons of clarity) is offset with current through the resulting magnetic field in rotation. During the rotational movement of the rotor, the end face moves 122 the rotor teeth on the face 222 along the stator teeth. The lugs of the rotor teeth protrude in the rotational direction of the rotor counterclockwise so that a distance between the stator teeth and the rotor teeth and the nose of the rotor teeth at the time of application of the coils of the stator teeth is reduced with electricity, so that the sound emission of the electric motor by Reducing the radial forces in the stator teeth is reduced because the magnetic resistance between the stator teeth and the rotor teeth is reduced because the nose of the rotor teeth reduces a distance to the stator teeth.

Die Statorzähne sind an der Innenwand 215 des Stators angeordnet und ragen in radialer Richtung in Richtung des Rotors 100 von der Innenwand 215 ab. The stator teeth are on the inner wall 215 arranged in the stator and project in the radial direction in the direction of the rotor 100 from the inner wall 215 from.

Auch wenn in 4 ein Stator 200 mit symmetrisch aufgebauten Statorzähnen 220 dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, dass in Verbindung mit dem Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben auch ein Stator mit Statorzähnen verwendet werden kann, welche eine Nase aufweisen, die sich insbesondere entgegen der Rotationsrichtung des Rotors von den Statorzähnen erstrecken, d. h. in 4 im Uhrzeigersinn. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass der Rotor und der Stator wie oben und im Folgenden beschrieben auch für eine Rotation im Uhrzeigersinn aufgebaut werden kann, wobei in diesem Fall die Nasen an den Rotorzähnen im Uhrzeigersinn abragen und die Nasen an den Statorzähnen entgegen des Uhrzeigersinns abragen. Even if in 4 a stator 200 with symmetrical stator teeth 220 It should be noted that in connection with the rotor as described above and in the following also a stator can be used with stator teeth, which have a nose extending in particular against the rotational direction of the rotor of the stator teeth, ie in 4 clockwise. Furthermore, it should be noted that the rotor and the stator can be constructed as described above and below for a clockwise rotation, in which case the lugs on the rotor teeth protrude clockwise and protrude the lugs on the stator teeth counterclockwise.

5 zeigt einen Stator 200 mit einer Mehrzahl von Statorzähnen 220, welche sich von der Innenwand des Stators in radialer Richtung 211 des Statorkörpers 210 nach innen erstrecken. 5 shows a stator 200 with a plurality of stator teeth 220 extending from the inner wall of the stator in the radial direction 211 of the stator body 210 extend inwards.

Die Statorzähne weisen jeweils eine Nase 230 auf, welche an dem freitragenden Ende 234 der Statorzähne 220 angeordnet ist und sich in einer Abragerichtung 231 von den Statorzähnen erstreckt. Die so angeordnete Nase 230 kann das Bereitstellen einer im Vergleich zu der Grundform der Statorzähne vergrößerten Stirnfläche 222 ermöglichen. The stator teeth each have a nose 230 on which at the cantilevered end 234 the stator teeth 220 is arranged and in a Abragerichtung 231 extends from the stator teeth. The so arranged nose 230 can provide a larger compared to the basic shape of the stator teeth end face 222 enable.

Jeder der Statorzähne 220 kann eine Ausnehmung 240 aufweisen, welche mit Bezug zu einer Mittellinie 221 des Statorzahns der Nase 230 gegenüberliegend angeordnet ist. Each of the stator teeth 220 can be a recess 240 which are related to a center line 221 the stator tooth of the nose 230 is arranged opposite.

In anderen Worten wird ein Rotor und/oder ein Stator für eine Elektromaschine beschrieben, welche Rotor- bzw. Statorzähne mit unsymmetrischer Ausprägung aufweisen, wobei die unsymmetrische Ausprägung sich durch Kombination von mehreren unsymmetrie- bzw. asymmetriebildenden Maßnahmen ergibt. In other words, a rotor and / or a stator for an electric machine is described, which rotor or stator teeth have asymmetrical characteristics, the unbalanced expression results from the combination of several unbalanced or asymmetriebildenden measures.

Die Unsymmetrie, welche sich insbesondere als Massenasymmetrie darstellt, kann sowohl in den Rotor- als auch in den Statorzähnen ausgeführt sein. Die Unsymmetrie in der Geometrie der Rotor- bzw. Statorzähne bevorzugt die Drehmomentbildung in einer Drehrichtung und ermöglicht den Betrieb einer Elektrokraftmaschine mit geringeren Zahnkräften in Bezug auf das erzeugte Drehmoment. Somit kann bei demselben Drehmoment die akustische Abstrahlung und der Wechselanteil im Drehmoment und insbesondere die Drehmomentwelligkeit reduziert werden. Die beschriebene Zahngeometrie führt zu einer verstärkten Führung des magnetischen Flusses durch die Zahnflanken, solange keine Überschneidung der Rotor- und Statorzähne bzw. ihrer Stirnflächen vorliegt und reduziert den Magnetfluss durch die Stirnflächen, die dem Luftspalt zwischen den Rotorzähnen und Statorzähnen zugewandt sind. The asymmetry, which is in particular as a mass asymmetry, can be carried out both in the rotor and in the stator teeth. The asymmetry in the geometry of the rotor or stator teeth favors the formation of torque in one direction of rotation and allows the operation of an electric motor with lower tooth forces in relation to the torque generated. Thus, at the same torque, the acoustic radiation and the alternating component in the torque and in particular the torque ripple can be reduced. The tooth geometry described leads to increased guidance of the magnetic flux through the tooth flanks, as long as there is no overlap of the rotor and stator teeth or their end faces and reduces the magnetic flux through the end faces, which face the air gap between the rotor teeth and stator teeth.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1814212 A1 [0004]

Claims

Rotor ( 100 ) for an electric motor, the rotor having a rotor body ( 110 ); and a plurality of rotor teeth ( 120 ), which in the circumferential direction on the rotor body ( 110 ) are arranged and in the radial direction ( 111 ) of the rotor body ( 110 ) of the rotor body ( 110 ) protrude; characterized in that on at least one rotor tooth ( 120 ) of the plurality of rotor teeth ( 120 ) a nose ( 130 ) is arranged; being the nose ( 130 ) of the rotor tooth ( 120 ) in an orientation ( 131 ) transverse to the radial direction ( 111 ) of the rotor body ( 110 ) protrudes.

Rotor ( 100 ) according to claim 1, wherein the nose ( 130 ) on a cantilevered end ( 134 ) of the at least one rotor tooth ( 120 ) is arranged.

Rotor ( 100 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the Abrag direction ( 131 ) perpendicular to the radial direction ( 111 ) of the rotor body ( 110 ) runs.

Rotor ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one rotor tooth ( 120 ) and the nose ( 130 ) are made in one piece.

Rotor ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one rotor tooth ( 120 ) of the plurality of rotor teeth ( 120 ) a recess ( 140 ) having; the recess ( 140 ) on the at least one rotor tooth ( 120 ) with respect to a radial direction ( 111 ) extending center line ( 121 ) of the at least one rotor tooth opposite to the nose ( 130 ) is arranged.

Stator ( 200 ) for an electric motor, the stator having a stator body ( 210 ); and a plurality of stator teeth ( 220 ), which in the circumferential direction on an inner wall ( 215 ) of the stator body ( 210 ) are arranged and in the radial direction ( 111 ) of the stator body ( 210 ) from the inner wall ( 215 ) protrude; characterized in that on at least one stator tooth ( 220 ) of the plurality of stator teeth ( 220 ) a nose ( 230 ) is arranged; being the nose ( 230 ) of the at least one stator tooth ( 220 ) in an orientation ( 231 ) transverse to the radial direction ( 211 ) of the stator body ( 110 ) protrudes.

Stator ( 200 ) according to claim 6, wherein the nose ( 230 ) on a cantilevered end ( 234 ) of the at least one stator tooth ( 220 ) is arranged.

Stator ( 200 ) according to one of claims 6 or 7, wherein the orientation ( 231 ) perpendicular to the radial direction ( 211 ) of the stator body ( 210 ) runs.

Stator ( 200 ) according to one of claims 6 to 8, wherein the at least one stator tooth ( 220 ) and the nose ( 230 ) are made in one piece.

Stator ( 200 ) according to one of claims 6 to 9, wherein the at least one stator tooth ( 220 ) of the plurality of stator teeth ( 220 ) a recess ( 240 ) having; the recess ( 240 ) on the at least one stator tooth ( 220 ) with respect to a radial direction ( 211 ) extending center line ( 221 ) of the at least one stator tooth opposite the nose ( 230 ) is arranged.

Electric motor machine ( 300 ), designed as reluctance machine, comprising a rotor ( 100 ) according to any one of claims 1 to 5; and a stator ( 200 ); the rotor ( 100 ) is arranged in the stator so that the nose ( 130 ) in an intended direction of rotation of the rotor ( 100 ) of the at least one rotor tooth ( 120 ) protrudes.

Electric motor machine ( 300 ), designed as reluctance machine, comprising a stator ( 200 ) according to any one of claims 6 to 10; and a rotor ( 100 ); where the stator ( 200 ) is arranged so that the nose ( 230 ) counter to an intended direction of rotation of the rotor ( 100 ) of the at least one stator tooth ( 220 ) protrudes.