DE102013201173A1

DE102013201173A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102013201173A1
Application number: DE102013201173.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Helmis; Julien Mercier; Thomas Riemay; Daniele Ambrosio; Sergej Heinrich; Alfred Elsässer; Markus Cramme
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-07-24
Also published as: WO2014114676A3; WO2014114676A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1), – mit einem einen (ersten) Polarm (5) aufweisenden und einstückig ausgebildeten Innenstator (4), wobei auf dem ersten Polarm (5) wenigstens ein Spulenelement (7) anbringbar oder angebracht ist, – mit einem wenigstens zwei Permanentmagnete (2) aufweisenden Außenrotor (3), welcher relativ zum Innenstator (4) um eine gemeinsame konzentrische Rotationsachse (R) drehverstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor.
Aus der DE 10 2006 004 313 A1 ist ein Elektromotor mit Rotor und Stator bekannt, der ein Außenteil und ein Innenteil aufweist, die konzentrisch zu einer Rotationsachse angeordnet sind und relativ zueinander um diese Rotationsachse drehverstellbar sind. Der bekannte Elektromotor ist als Außenläufer ausgestaltet, so dass das Außenteil einen Außenrotor und das Innenteil einen Innenrotor bildet. Der Außenrotor ist aus vier Permanentmagneten zusammengebaut. Der Innenstator weist vier Polarme auf, die jeweils eine elektrische Spule tragen. Der Elektromotor ist insgesamt in der Umfangsrichtung symmetrisch ausgestaltet.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Elektromotor der vorstehend genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau, insbesondere mit einer möglichst geringen Anzahl an Bauteilen, auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, beim Elektromotor den Innenstator einstückig und mit einem (ersten) Polarm auszubilden, wobei auf dem ersten Polarm wenigstens ein Spulenelement anbringbar oder angebracht ist. Aufgrund des einstückigen Aufbaus des Innenstators ist der Elektromotor besonders einfach aufgebaut und lässt sich somit besonders kostengünstig herstellen.
Der hier vorgestellte Elektromotor kann vorzugsweise ein Einphasenmotor sein. Grundsätzlich kann es sich dabei jedoch auch um einen Zweiphasenmotor handeln. Des Weiteren handelt es sich beim erfindungsgemäßen Elektromotor vorzugsweise um einen Gleichstrommotor. Alternativ kann es sich grundsätzlich auch um einen Wechselstrommotor handeln. Insbesondere handelt es sich beim hier vorgestellten Elektromotor um einen elektrisch kommutierten Motor. Hierbei kann der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) sein. Bevorzugt ist der hier vorgestellte Elektromotor als Außenläufer konzipiert, das heißt der Außenrotor rotiert um den Innenstator, welcher stationär, d.h. in Ruhe, verbleibt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann das Spulenelement einen Spulenkörper umfassen, welcher im Wesentlichen ringförmig mit einer Umfangsfläche und mit zwei axialen Endabschnitten ausgebildet ist. Unter dem Begriff „ringförmig“ sind nicht ausschließlich kreisringförmige Ausgestaltungen bezeichnet, sondern auch auch solche Ausgestaltungen umfasst, welche eine beliebige geschlossene Kontur aufweisen. Beispielsweise kann die Umfangsfläche oval ausgebildet sein. Auf der Umfangsfläche des Spulenelements kann zwischen den beiden axialen Endabschnitten eine Statorwicklung angeordnet sein. Im Spulenkörper kann eine Aufnahmeöffnung vorgesehen sein, in welche der erste Polarm des Innenstators zur Montage des Spulenkörpers wenigstens teilweise einsteckbar oder eingesteckt ist. Dies bedeutet, dass das Spulenelement als das die Statorwicklung tragende Bauteil separat ausgebildet ist und als Einheit auf dem ersten Polarm des Elektromotors angebracht werden kann. Dies wiederum ermöglicht eine einfache Demontage des Spulenelements, beispielsweise zu Wartungsoder Reparaturzwecken, des gesamten Spulenelements einschließlich der Statorwicklung vom Innenstator. Durch ein einfaches Aufsteckens des Spulenelements auf den ersten Polarm gestaltet sich die Montage des Spulenelements am Innenstator ebenfalls denkbar einfach. Der Elektromotor gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist also äußerst wartungsfreundlich aufgebaut.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Spulenelement als Statorwicklung ausgebildet sein, die direkt auf dem ersten Polarm angeordnet ist. In diesem Fall entfällt ein die Statorwicklung tragender Spulenkörper, was den Aufbau des Elektromotors weiter vereinfacht. Zur Montage des als Statorwicklung ausgebildeten Spulenelements wird die Wicklung direkt auf der Umfangsfläche des ersten Polarms gewickelt, wobei dieser in analoger Weise zum Spulenkörper in der Art eines Zylinders mit einer Umfangsfläche und zwei axialen Endabschnitten ausgebildet sein kann. Es ist klar, dass anstelle einer zylindrischen Ausbildung aber auch andere geometrische Ausbildungsformen vorstellbar sind.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Innenstator ein sich entlang einer ersten Richtung erstreckendes Bodenteil umfassen, von welchem der ersten Polarm orthogonal entlang einer zweiten Richtung absteht. Erfindungsgemäß sind Innenstator und erster Polarm einstückig ausgebildet, d. h. der erste Polarm ist integral am Bodenteil ausgeformt.
Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Elektromotors derart, dass das magnetische Erregerfeld hinsichtlich seiner Feldlinie optimal zu den wenigstens zwei Permanentmagneten des Außenrotors ausgerichtet ist, kann der erste Polarm ein als Polschuh wirkendes Verlängerungselement aufweisen, welches den ersten Polarm in der zweiten Richtung verlängert. Das Verlängerungselement kann dabei derart ausgebildet sein, dass es in einem montierten Zustand des Spulenkörpers in der zweiten Richtung über den Spulenkörper hinaus zu den wenigstens zwei Permanentmagneten des Außenrotors hin vorsteht.
Um den Feldlinienverlauf des magnetischen Erregerfelds zu optimieren, kann das Verlängerungselement einen ersten und einen zweiten Polschuh-Abschnitt aufweisen, welcher relativ zum ersten Polarm jeweils zwischen einer Montageposition, in welcher das erste Spulenelement auf dem ersten Polarm montierbar ist, und einer Betriebsposition, in welcher die beiden Polschuh-Arme in einer Umfangsrichtung des Außenrotors vom ersten Polarm abstehen, schwenkbar sind. In der Montageposition können die beiden Polschuh-Abschnitte im Wesentlichen in der zweiten Richtung angeordnet sein und somit den ersten Polarm in der zweiten Richtung verlängern. Dies ermöglicht ein einfaches Aufstecken bzw. Aufschieben des Spulenkörpers auf den ersten Polarm. Sobald der Spulenkörper endseitig an dem Bodenteil des Innenstators zur Anlage gebracht ist, d.h. seine Betriebsposition erreicht hat, können die beiden Polschuh-Abschnitte bezüglich des ersten Polarms radial nach außen umgeklappt werden, so dass sie im Wesentlichen in Umfangsrichtung der wenigstens zwei Permanentmagnete des Außenrotors weisen. Selbstverständlich bietet sich eine derartige umklappbare technische Realisierung der beiden Polschuh-Abschnitte relativ zum ersten Arm auch dann an, wenn die Statorwicklung direkt auf dem ersten Polarm angebracht werden soll, da das Umklappen der Polschuh-Arme in die Montageposition das Aufbringen der Wicklung signifikant erleichtert. Die Umklappbarkeit der beiden Polschuh-Abschnitte kann mittels eines Verformungsabschnitts realisiert sein, mittels welchem die beiden Polschuh-Abschnitte jeweils in den ersten Polarm übergehen. Im Bereich des Verformungsabschnitts kann eine Materialstärke des ersten Polarms bzw. der beiden Polschuh-Abschnitte reduziert sein, um die erforderlichen Biegeeigenschaften der beiden Polschuh-Abschnitte zu realisieren.
Vorzugsweise kann das Bodenteil des Elektromotors entlang der ersten Richtung endseitig jeweils in einen zweiten und dritten Polarm übergehen, wobei der zweite und dritte Polarm jeweils in der zweiten Richtung vom Bodenteil abstehen. Folglich sind die drei Polarme, also der erste, zweite und dritte Polarm, im Wesentlichen parallel zueinander in der zweiten Richtung angeordnet. Des Weiteren kann der erste Polarm bezüglich der ersten Richtung, in welcher sich das Bodenteil erstreckt, zwischen dem zweiten und dritten Polarm angeordnet sein.
Die Statorwicklung kann aus einem elektrisch leitenden Draht oder, alternativ dazu, aus einer Folie gebildet sein. Das Volumen zwischen zwei benachbarten Polarmen wird als Wickelraum bezeichnet, der durch elektrisch leitfähiges Material gefüllt ist. Durch die Anzahl der Windungen oder/und dem Drahtdurchmesser ist ein Kupferfüllfaktor innerhalb des Wickelraums beeinflussbar, wobei ein hoher Kupferfüllfaktor angestrebt wird. Als Material für die Spule kann Kupfer, Aluminium oder ein anderes beliebiges elektrisch leitfähiges Material verwendet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind auch der zweite und dritte Polarm integral am Bodenteil ausgeformt, so dass also alle drei Polarme integral am Bodenteil ausgeformt sind. Auf diese Weise kann die Anzahl an benötigten Bauteilen für den Elektromotor nochmals reduziert werden. Bei dieser Ausgestaltung sind diverse vorteilhafte Weiterbildungen vorstellbar. Grundsätzlich kann eine einzige Spule mit vier Polen vorgesehen sein. Alternativ können auch zwei Spulen mit vier Polen bzw. 1 bis n Spulen mit 2 bis n Polen verwirklicht werden, wobei n eine natürliche Zahl ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können der zweite und dritte Polarm jeweils einen Verformungsabschnitt aufweisen, der in der Art eines Biegescharniers wirkt, so dass diese beiden Polarme relativ zum Bodenteil zwischen einer Montageposition, in welcher der Spulenkörper am ersten Polarm befestigbar ist, und einer Betriebsposition schwenkbar ist. Mittels einer derartigen Schwenkbarkeit wird die Montage des Spulenkörpers bzw. der Statorwicklung direkt auf dem ersten Polarm erleichtert. Mittels einer derartigen Ausführungsform wird die Wartungsfreundlichkeit des Elektromotors weiter verbessert. Im Bereich des Verformungsabschnitts kann eine Materialstärke des ersten Polarms bzw. der beiden Polschuh-Abschnitte reduziert sein, um die erforderlichen Biegeeigenschaften der beiden Polschuh-Abschnitte zu realisieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung können der zweite und dritte Polschuh aber auch jeweils eine Einrasteinrichtung umfassen, mittels welcher sie am Bodenteil lösbar befestigbar sind.
Um ein Anfahren des Elektromotors zu erleichtern, kann der Innenstator des Elektromotors asymmetrisch ausgebildet sein. Gemäß einer solchen Ausführungsform wird die Asymmetrie des Innenstators durch einen am Bodenteil vorgesehenen Fortsatz gebildet, welcher im Bereich des zweiten oder dritten Polarms auf einer vom ersten Polarm abgewandten Seite des Bodenteils von diesem absteht. Gemäß einer weiterbildenden oder alternativen Ausgestaltung kann zusätzlich bzw. alternativ auch zumindest ein Polarm asymmetrisch ausgebildet sein. Bei einer weiteren Ausgestaltung können auch mehrere Polarme asymmetrisch ausgebildet sein. Mittels einer derartigen asymmetrischen Ausgestaltung des Innenstators kann ausgehend von einer Ausgangsrelativlage zwischen Außenrotor und Innenstator bei unbestromtem Elektromotor nach dem Bestromen der Statorwicklung ein Magnetfeld aufgebaut werden, welches den Außenrotor in einer vorbestimmten Rotationsrichtung antreibt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Elektromotor stets mit der vorbestimmten Drehrichtung anfährt, sofern eine entsprechende Bestromung auf der Statorwicklung angelegt wird.
Bei einer anderen, alternativen Ausführungsform kann der Innenstator symmetrisch ausgebildet sein. In diesem Fall können jeweils zwei erste, zweite und dritte Polschuhe vorgesehen sein, die auf zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Bodenteils in bzw. entgegen der zweiten Richtung vom Bodenteil abstehen. Auf den beiden ersten Polarmen ist dann jeweils ein separates Spulenelement anbringbar. Die beiden zweiten und dritten Polarme können jeweils als einziger, gemeinsamer Polarm ausgebildet sein.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1–5 stark vereinfachte Querschnitte des erfindungsgemäßen Elektromotors bei verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Entsprechend der 1 umfasst der erfindungsgemäße Elektromotor 1 einen wenigstens zwei Permanentmagnete 2 aufweisenden Außenrotor 3. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 weist der Außenrotor 3 vier Permanentmagnete 2 auf. Es ist klar, dass jedoch auch eine andere Anzahl von Permanentmagneten 2 vorgesehen sein kann. Der Außenrotor 3 ist relativ zu einem Innenstator 4 um eine gemeinsame konzentrische Rotationsachse R drehverstellbar. Der Innenstator 4 ist einstückig ausgebildet und weist einen (ersten) Polarm 5 auf, auf welchem ein Spulenelement 6 anbringbar ist.
Das Spulenelement 6 umfasst einen Spulenkörper 7, welcher im Wesentlichen ringförmig oder oval mit einer Umfangsfläche 8 und mit zwei axialen Endabschnitten 9 ausgebildet ist. Auch andere geeignete Oberflächengeometrien anstelle einer ringförmigen oder ovalen Ausbildung sind in Varianten vorstellbar. Zwischen den beiden axialen Endabschnitten 9 ist auf der Umfangsfläche 8 des Spulenkörpers 7 eine Statorwicklung 10 vorgesehen. Im Spulenelement 6 ist eine Aufnahmeöffnung 11 vorgesehen, welche als Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann. In die Aufnahmeöffnung 11 kann der erste Polarm 5 des Innenstators 4 zur Montage des Spulenelements 6 auf dem Innenstator 4 eingesteckt werden. In der 1 ist also das Spulenelement 6 in einem auf dem Innenstator 4 montierten Zustand gezeigt, in welchem der erste Polarm 5 die als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahmeöffnung 11 durchgreift.
In einer Variante kann die Statorwicklung 10 durch das Spulenelement 6 selbst ausgebildet sein. Mit anderen Worten, Spulenelement 6 und Statorwicklung 10 sind identisch, so dass also die Statorwicklung 10 direkt auf den ersten Polarm 5 gewickelt ist. Auf diese Weise kann die benötigte Anzahl an Bauteilen für den Elektromotor 1 weiter reduziert werden, da kein separater Spulenkörper erforderlich ist.
Im Ausführungsbeispiel der 1 umfasst der Innenstator 4 ein sich entlang einer ersten Richtung R₁ erstreckendes Bodenteil 12. Das Bodenteil 12 und der erste Polarm 5 sind einstückig ausgebildet. Der erste Polarm 5 kann ein als Polschuh wirkendes Verlängerungselement 13 aufweisen, welches den ersten Polarm 5 in der zweiten Richtung R₂ verlängert. Das Verlängerungselement 13 kann also in der zweiten Richtung R₂ über den Spulenkörper 7 in Richtung der Permanentmagnete 2 vorstehen. In diesem Fall wirkt das Verlängerungselement 13 in der Art eines abgeschwächten Polschuhs.
Das Bodenteil 12 geht entlang der ersten Richtung R₁ endseitig jeweils in einen zweiten und dritten Polarm 14, 15 über, welche jeweils entlang der zweiten Richtung R₂ vom Bodenteil 12 abstehen. Mit anderen Worten, zweiter und dritter Polarm 14, 15 und Bodenteil 12 sind zueinander im Wesentlichen in einem rechten Winkel angeordnet. Der zweite und dritte Polarm 14, 15 steht jeweils in der zweiten Richtung R₂ vom Bodenteil 12 ab, so dass die drei Polarme 5, 14, 15 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und der erste Polarm 5 bezüglich der ersten Richtung R₁ zwischen dem zweiten und dritten Polarm 14, 15 angeordnet ist. Alle drei Polarme 5, 14, 15 können integral am Bodenteil ausgeformt sein, was den Aufbau des Innenstators 4 weiter vereinfacht.
Der Innenstator 4 kann asymmetrisch ausgebildet sein. Eine solche Asymmetrie kann durch einen am Bodenteil 12 vorgesehenen Fortsatz 16 gebildet sein, welcher im Bereich des dritten Polarms 15 auf einer vom ersten Polarm 5 abgewandten Seite des Bodenteils 4 von diesem absteht. In einer Variante kann der Fortsatz 16 selbstverständlich auch im Bereich des zweiten Polarms 14 vorgesehen sein. Mittels des Fortsatzes 16 und des damit verbundenen asymmetrischen Aufbaus des Innenstators 4 kann ein Anfahren des Elektromotors 1 erleichtert werden. Weiterhin können bei alternativen oder weiterbildenden Ausgestaltungen auch die Polarme 5, 14, 15 asymmetrisch ausgebildet sein.
Bei der in den 2 und 3 gezeigten Variante des Ausführungsbeispiels der 1 kann das Verlängerungselement 13 einen ersten und zweiten Polschuhabschnitt 17, 18 aufweisen, welcher relativ zum ersten Polarm 5 jeweils zwischen einer in der 2 gezeigten Montageposition, in welcher das Spulenelement 6 auf dem ersten Polarm 5 montierbar ist, und einer Betriebsposition (vgl. gestrichelte Linien in der 2), in welcher die beiden Polschuhabschnitte 17, 18 in Umfangsrichtung U des Außenrotors 3 vom ersten Polarm 5 abstehen, schwenkbar sind.
In der in der 2 gezeigten Montageposition kann der Spulenkörper 7 des Spulenelements 6 durch ein Aufstecken auf den ersten Polarm 5 entgegen der zweiten Richtung R₂ am Innenstator 4 befestigt werden. Gleiches gilt, wenn die Statorwicklung 10 direkt am ersten Polarm 5 aufgewickelt werden soll. Durch ein Umklappen der beiden Polschuhabschnitte 17, 18 in die Montageposition kann der Zugang zum ersten Polarm 5 erleichtert werden. Durch ein Umklappen in die Betriebsposition kann erreicht werden, dass der Verlauf der Feldlinien des von der Statorwicklung 10 erzeugten Erregerfelds optimiert wird. Insbesondere kann auf diese Weise der Verlauf der magnetischen Flussdichte homogenisiert werden.
Die beiden Polschuhabschnitte 17 und 18 können mittels eines jeweiligen Biegeabschnitts 19, 20 in den ersten Polarm 5 übergehen. Im Bereich der beiden Biegeabschnitte 19, 20 kann der erste Polarm 5 beispielsweise einen reduzierten Durchmesser aufweisen, so dass die beiden Polabschnitte 17, 18 zum Umklappen zwischen der Montageposition und der Betriebsposition erforderlichen Biegeeigenschaften aufweisen.
Bei einer in der 3 gezeigten Variante können der zweite und dritte Polarm 14, 15 jeweils einen Verformungsabschnitt 21, 22 aufweisen. Der Verformungsabschnitt 21, 22 kann jeweils in der Art eines Biegescharniers wirken, so dass die beiden Polarme 14, 15 relativ zum Bodenteil 12 zwischen einer Montageposition und einer Betriebsposition schwenkbar sind. In der 3 befinden sich die beiden Polarme 14, 15 in der Montageposition, in welcher das Spulenelement 6 mit dem Spulenkörper 7 auf dem ersten Polarm 5 aufgesteckt werden kann. Hierzu wird der erste Polarm 5 in die Aufnahmeöffnung 11 des Spulenelements 6 eingeführt. Gemäß einem alternativen Herstellungsverfahren kann die Wicklung auch direkt auf den Stator 4 gewickelt werden. Anschließend werden die beiden Polarme 14, 15 bzw. die Polschuhe zum Spulenkörper 7 hin umgeklappt, was in der Darstellung der 4 gezeigt ist, welche beide Polarme 14, 15 in der Betriebsposition zeigt. Der zweite und dritte Polarm 14, 15 können in einer Variante alternativ zum Verformungsabschnitt jeweils eine Einrasteinrichtung aufweisen, mittels welcher sie am Bodenteil 12 lösbar befestigbar oder befestigt sind.
Der Elektromotor gemäß der 4 kann jedoch auch ohne Umformbereiche erzeugt sein. Bei einer derartigen Ausführung befinden sich die Polarme 14, 15 bereits in der vorgegebenen Position. Hierbei wird dann der Spulenkörper 7 aufgesteckt und nicht direkt auf den Polarm 5 gewickelt.
Beim Ausführungsbeispiel der 5 ist der Innenstator 4 symmetrisch ausgebildet. Der Innenstator 4 kann hierfür achsensymmetrisch entlang des Bodenteils 12 ausgebildet sein, so dass eine Symmetrieachse S entlang der ersten Richtung R₁ durch das Bodenteil 12 verläuft. Der Innenstator 4 kann jeweils zwei erste, zweite und dritte Polarme 5a, 5b, 14a, 14b, 15a, 15b aufweisen. Auf den beiden ersten Polarmen 5a, 5b ist jeweils ein erstes und zweites Spulenelement 6a, 6b vorgesehen, welches auf die Polarme 5a, 5b aufgesteckt sein kann.
In einer Variante können die Statorwicklungen 10a, 10b durch die Spulenelemente 6a, 6b selbst ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Spulenelemente 6a, 6b und Statorwicklungen 10a, 10b sind identisch, so dass also die Statorwicklungen 10a, 10b direkt auf die ersten Polarme 5a, 5b gewickelt ist. Auf diese Weise kann die benötigte Anzahl an Bauteilen für den Elektromotor 1 weiter reduziert werden, da keine separater Spulenkörper erforderlich sind.
Der Innenstator 4 gemäß der 5 kann einstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann der erste Polarm 5a entgegen der Richtung R₂ in den ersten Polarm 5b übergehen. Entsprechend kann der zweite Polarm 14a entgegen der zweiten Richtung R₂ in den zweiten Polarm 14b übergehen und der dritte Polarm 15a entgegen der Richtung R₂ in den dritten Polarm 15b übergehen.
Auch die zweiten und dritten Polarme 14a, 14b, 15a, 15b können analog zum Ausführungsbeispiel der 3 und 4 Verformungsabschnitte aufweisen, so dass die beiden Polarme 14a, 14b, 15a, 15b zwischen einer Montageposition und einer Betriebsposition schwenkbar sind. In diesem Zusammenhang wird auf die entsprechenden Erläuterungen zu den 3 und 4 verwiesen, welche mutatis mutandis auch auf das Ausführungsbeispiel der 5 angewandt werden können. Insbesondere kann in analoger Weise zum Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 auch an den ersten Polarmen 5a, 5b ein jeweils als Polschuh wirkendes Verlängerungselement 13a, 13b vorgesehen sein, welches den jeweiligen ersten Polarm 5a, 5b in bzw. entgegen der zweiten Richtung R₂ verlängert. Die beiden Verlängerungselemente 13a, 13b können jeweilige erste und zweite Polschuhabschnitte 17a, 18a, 17b, 18b aufweisen, welche jeweils relativ zum ersten Polarm 5a, 5b zwischen der Montageposition und der Betriebsposition schwenkbar sind. Auch hier gelten die Erläuterungen zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 mutatis mutandis.
Um auch in der symmetrischen Ausführung des Innenstators ein asymmetrisches Element vorzusehen, um dem Innenstator das Anfahren bei Bestromung zu erleichtern, kann an einzelnen Polschuhen ein asymmetrischer Verlauf der Außenseite realisiert sein. Eine solche Asymmetrie ist in der 5 an den Polarmen 14a und 15b verwirklicht und mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Elektromotor 1 kann als Antrieb für allgemeine Steller wie zum Beispiel Abgasrückführventile, EWG-Steller, Tellerseparatoren, Zentrifugen oder Klappen/Ventile in einer Frischluftleitung einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Weiterhin kann der Elektromotor 1 auch als Pumpenantrieb eingesetzt werden.
Der Außenrotor 3 kann ein in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigtes Gehäuse, insbesondere ein Rotorgehäuse, umfassen, welches den Innenstator 4 in der Umfangsrichtung U umschließt und welches insbesondere eine zylindrische, vorzugsweise kreiszylindrische Form besitzt. Die Permanentmagnete 2 können zweckmäßig an einer Innenseite des Rotors angeordnet sein, und zwar in Form separater Bauteile. Zur Unterbringung der Permanentmagnete können an der Innenseite des Rotors entsprechende Nischen ausgebildet sein, in denen die Permanentmagnete 2, vorzugsweise teilweise oder vollständig versenkt, angeordnet sind, derart, dass sie einen Bestandteil der Innenkontur des Rotors bilden. In einer alternativen Variante ist grundsätzlich auch eine Bauform denkbar, bei der die Permanentmagnete 2 in den Rotor derart integriert sind, dass der jeweilige Permanentmagnet 2 einen Bestandteil des Rotors bildet und dementsprechend bezüglich des Rotors kein separates Bauteil definiert.
Der Rotor, insbesondere das Rotorgehäuse, kann aus einem magnetisch leitfähigen Material ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten 2 geführt werden. Alternativ kann der Außenrotor 3 aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere einem magnetisierbaren Kunststoff, ausgebildet sein, wobei die Permanentmagnete 2 durch magnetisierbare Bereiche gebildet werden.
Bei der in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsvarianten sind genau vier Permanentmagnete 2 vorgesehen, die mit wechselnder Polarität (Nord, Süd) in der Umfangsrichtung U verteilt angeordnet sind. Somit liegen sich zwei Südpole diametral gegenüber, und um 90° versetzt dazu liegen sich zwei Nordpole diametral gegenüber. Es ist klar, dass in Varianten auch eine andere Anzahl an Permanentmagneten 2 vorgesehen sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006004313 A1 [0002]

Claims

Elektromotor (1), – mit einem einen (ersten) Polarm (5) aufweisenden und einstückig ausgebildeten Innenstator (4), wobei auf dem ersten Polarm (5) wenigstens ein Spulenelement (6) anbringbar oder angebracht ist, – mit einem wenigstens zwei Permanentmagnete (2) aufweisenden Außenrotor (3), welcher relativ zum Innenstator (4) um eine gemeinsame konzentrische Rotationsachse (R) drehverstellbar ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Spulenelement (6) einen Spulenkörper (7) umfasst, welcher im Wesentlichen ringförmig mit einer Umfangsfläche (8) und mit zwei axialen Endabschnitten (9) ausgebildet ist, – eine Statorwicklung (10) zwischen den beiden axialen Endabschnitten (9) auf der Umfangsfläche (8) des Spulenkörpers (7) angeordnet ist, – im Spulenkörper (7) eine Aufnahmeöffnung (11) vorgesehen ist, in welche der erste Polarm (5) des Innenstators (4) wenigstens teilweise einsteckbar oder eingesteckt ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenelement (6) als Statorwicklung (10) ausgebildet ist, die direkt auf dem ersten Polarm (5) angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator (4) ein sich entlang einer ersten Richtung (R₁) erstreckendes Bodenteil (12) umfasst, von welchem der erste Polarm (5) orthogonal entlang einer zweiten Richtung (R₂) absteht.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenteil (12) und der erste Polarm (5) einstückig ausgebildet sind.
Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Polarm (5) ein als Polschuh wirkendes Verlängerungselement (13) aufweist, welches den ersten Polarm (5) in der zweiten Richtung (R₂) verlängert.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlängerungselement (13) einen ersten und zweiten Polschuhabschnitt (17, 18) aufweist, welche jeweils relativ zum ersten Polarm (5) zwischen einer Montageposition, in welcher der das Spulenelement (6) auf dem ersten Polarm (5) montierbar ist, und einer Betriebsposition, in welcher die beiden Polschuhabschnitte (17, 18) in Umfangsrichtung (U) des Außenrotors (3) vom ersten Polarm abstehen, schwenkbar sind.
Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Bodenteil (12) entlang der ersten Richtung (R₁) endseitig jeweils in einen zweiten und dritten Polarm (14, 15) übergeht, – der zweite und dritte Polarm (14, 15) jeweils in der zweiten Richtung (R₂) vom Bodenteil abstehen, so dass die drei Polarme (5, 14, 15) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und der erste Polarm (5) bezüglich der ersten Richtung (R₁) zwischen dem zweiten und dritten Polarm (14, 15) angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Polarme (5, 14, 15) integral am Bodenteil (12) ausgeformt sind.
Elektromotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und dritte Polarm (14, 15) jeweils einen Verformungsabschnitt (21, 22) aufweisen, der in der Art eines Biegescharnier wirkt, so dass die beiden Polarme (14, 15) relativ zum Bodenteil (12) zwischen einer Montageposition, in welcher der Spulenkörper (7) am ersten Polarm (5) befestigbar ist, und einer Betriebsposition schwenkbar sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und dritte Polarm (14, 15) separate Bauteile sind und mittels einer Einrasteinrichtung am Bodenelement (12) befestigbar oder befestigt sind.
Elektromotor einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass – der Innenstator (4) asymmetrisch ausgebildet ist, – die Asymmetrie des Innenstators (4) durch einen am Bodenteil (12) vorgesehenen Fortsatz (16) gebildet ist, welcher im Bereich des zweiten oder dritten Polarms (14, 15) auf einer vom ersten Polarm (5) abgewandten Seite des Bodenteils (12) von diesem absteht oder/und die Asymmetrie des Innenstators (4) durch mindestens einen Polarm und/oder einen Polschuh gebildet ist.
Elektromotor einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Innenstator (4) symmetrisch ausgebildet ist, – jeweils zwei erste, zweite und dritte Polarme (5a, 5b, 14a, 14b, 15a, 15b) vorgesehen sind, die auf zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Bodenteils (12) in bzw. entgegen der zweiten Richtung (R₂) vom Bodenteil (12) abstehen, – eine erstes und ein zweites Spulenelement (6a, 6b) vorgesehen sind, welche jeweils auf den beiden ersten Polarmen (5a, 5b) anbringbar oder angebracht sind.