DE102019113118A1

DE102019113118A1 - Motor und Anker davon

Info

Publication number: DE102019113118A1
Application number: DE102019113118.9A
Authority: DE
Inventors: Yue Li; Kunlun ZHENG; Hongqiang ZHAO; Haijun HUA; Yaming ZHANG; Yingsong YE; Yonggang Zhang
Original assignee: Johnson Electric International AG
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN110518750A; US20190356201A1

Abstract

Ein Motor (100) hat einen Stator (60) und einen Rotor (30), der gegenüber dem Stator (60) drehbar ist. Der Stator (60) hat einen Magnetkern (62), eine Mehrzahl von Wicklungen (68) und wenigstens ein Abschirmelement (74), das an einem der gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns (62) montiert ist. Der Magnetkern (62) hat einen Jochbereich (64) und eine Mehrzahl von Zähnen (66), die sich von dem Jochbereich (64) erstrecken. Die Wicklungen (68) sind entsprechend an den Zähnen (66) ausgeführt. Das wenigstens eine Abschirmelement (74) ist geerdet. Der Rotor (30) und das wenigstens eine Abschirmelement (74) begrenzen zusammenwirkend einen Abschirmraum für die Wicklungen.

Description

Motor und Anker davon
GEBIET DER ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und einen Motor mit verbesserter elektromagnetischer Kompatibilität (EMC = Electromagnetic Compatibility) und einen Anker des Motors.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Anker eines Motors hat einen Magnetkern und eine auf dem Magnetkern ausgeführte Wicklung. Wenn der Motor in Betrieb ist, entstehen durch die wechselnde Änderung der Stärke und Richtung des die Wicklungen durchfließenden Stroms elektromagnetische Störungen (EMI = Electromagnetic Interference), die zu einer unzureichenden elektromagnetischen Kompatibilitätsstufe (EMC-Stufe) führen.
ÜBERSICHT
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motor mit einem Stator und einem gegenüber dem Stator drehbaren Rotor bereitgestellt. Der Stator hat einen Magnetkern, eine Mehrzahl von Wicklungen und wenigstens ein Abschirmelement, das an einem der gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns montiert ist. Der Magnetkern hat einen Jochbereich und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Jochbereich erstrecken. Die Wicklungen sind entsprechend an den Zähnen ausgeführt. Das wenigstens eine Abschirmelement ist geerdet. Der Rotor und das wenigstens eine Abschirmelement begrenzen zusammenwirkend einen Abschirmraum für die Wicklungen.
Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Abschirmelement zwei Abschirmelemente, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns befestigt sind.
Vorzugsweise sind die beiden Abschirmelemente mit wenigstens einem ersten Befestiger miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die beiden Abschirmelemente mit wenigstens einem ersten Befestiger miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die beiden Abschirmelemente mit dem wenigstens einen ersten Befestiger elektrisch miteinander verbunden.
Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine erste Befestiger zwei erste Befestiger. Der Stator umfasst ferner eine Dichtung, die zwischen den beiden ersten Befestigern montiert und mit diesen elektrisch verbunden ist.
Vorzugsweise erstreckt sich der wenigstens eine erste Befestiger durch den Magnetkern und ist mit dem Magnetkern elektrisch verbunden.
Vorzugsweise definiert das wenigstens eine Abschirmelement eine Mehrzahl von Lüftungsöffnungen, welche die Wicklungen zur Wärmeableitung freilegen.
Vorzugsweise umfasst der Stator eine säulenförmige Hohlnabe, die sich axial durch den Magnetkern erstreckt und an einer Mitte des Magnetkerns befestigt ist.
Vorzugsweise umfasst der Motor ferner einer Leiterplatte mit einem Erdungskontakt, und einer von dem wenigstens einen ersten Befestiger ist durch einen Draht mit dem Erdungskontakt verbunden.
Vorzugsweise besteht das wenigstens eine Abschirmelement aus einem elektrisch leitenden, jedoch magnetisch nicht durchlässigen Material.
Vorzugsweise besteht das wenigstens eine Abschirmelement aus Kupfer oder Aluminium.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Abschirmelement ein mit einer leitfähigen Schicht überzogenes Kunststoffelement.
Vorzugsweise ist der Motor ein bürstenloser Gleichstrommotor mit Außenrotor. Der Rotor hat ein ringförmiges Außengehäuse, eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die an einer Innenwand des Außengehäuses befestigt sind, und eine an dem Außengehäuse befestigte Drehwelle, wobei sich der Stator in dem Außengehäuse befindet und die Drehwelle drehbar umschließt.
Vorzugsweise hat ein Ende des Außengehäuses eine Bodenwand, die an der Drehwelle befestigt ist. Das andere Ende des Außengehäuses ist offen, so dass der Stator von diesem Ende in das Außengehäuse eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise hat der Motor ferner eine Montagehalterung. Der Stator ist an der Montagehalterung befestigt, und die Drehwelle ist drehbar an der Montagehalterung montiert.
Vorzugsweise definiert die Montagehalterung einen Hohlraum, der an einem Ende offen ist, wobei das offene Ende des Hohlraums dem offenen Ende des Außengehäuses gegenüberliegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anker eines Motors bereitgestellt, der einen Magnetkern, eine Mehrzahl von Wicklungen und wenigstens ein Abschirmelement aufweist, das an einer der gegenüberliegenden Seiten des Magnetkerns montiert ist. Der Magnetkern hat einen Jochbereich und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Jochbereich erstrecken. Die Wicklungen sind entsprechend auf den Zahnwicklungen ausgeführt. Das wenigstens eine Abschirmelement ist geerdet.
Vorzugsweise ist der Anker ein Stator eines bürstenlosen Motors.
Eine Detailbeschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des in 1 gezeigten Motors;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators des in 2 gezeigten Motors;
4 ist eine Endansicht des in 3 gezeigten Stators;
5 ist eine Seitenansicht des in 3 gezeigten Stators;
6 ist eine Schnittansicht des Stators von 5 entlang der Linie A-A;
7 ist eine perspektivische Ansicht des Stators eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Endansicht des in 7 gezeigten Stators;
9 ist eine Schnittansicht des Stators von 8 entlang der Linie B-B;
10 ist eine Seitenansicht des in 7 gezeigten Stators;
11 ist eine Schnittansicht des Stators von 10 entlang der Linie C-C.

DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. Ein Motor 100 einer ersten Ausführungsform hat eine Montagehalterung 10, einen an der Montagehalterung 10 befestigten Stator 60 und einen Rotor 30, der an der Montagehalterung 10 oder an dem Stator 60 drehbar befestigt ist. Eine Motorantriebseinheit mit einer Leiterplatte, die eine Motorantriebsschaltung trägt, mit Anschlüssen 12 für die Verbindung der Leiterplatte mit einer externen Stromquelle, und mit weiteren elektrischen Komponenten kann in der Montagehalterung montiert sein. Die Montagehalterung 10 bildet eine Mehrzahl von Verbindungsfahnen 14 mit Montageöffnungen, die die Montage der Montagehalterung 10 an der gewünschten Position erleichtern. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 100 ein bürstenloser Gleichstrommotor, und der Stator 60 ist ein Anker des Motors 100.
Es versteht sich, dass die Montagehalterung 10 als Teil des Stators 60 betrachtet werden kann, da der Stator 60 und die Montagehalterung 10 einstückig befestigt sind.
In einer Ausführungsform ist der Motor 100 ein Außenrotor-Motor. Der Rotor 30 hat ein ringförmiges Außengehäuse 32, eine Mehrzahl von Permanentmagneten 36, die an einer Innenwand des Außengehäuses 32 montiert sind, und eine Drehwelle 41, die an dem Außengehäuse 32 befestigt ist. Ein Ende des Außengehäuses 32 hat eine Bodenwand 33, die an der Drehwelle 41 befestigt ist. Das andere Ende des Außengehäuses 32 ist offen, damit der Stator 60 in das Außengehäuse 32 eingesetzt werden kann. Der Stator 60 befindet sich in dem Außengehäuse 32 und umschließt die Drehwelle 41 bewegbar. Die Bodenwand 33 des Außengehäuses 32 definiert eine oder mehrere Lüftungsöffnungen 34, um eine Lüftung und Wärmeableitung zu ermöglichen. Die Drehwelle 41 ist an der Montagehalterung 10 drehbar montiert. Das Außengehäuse 23 ist bevorzugt aus einem magnetisch hochdurchlässigen Material hergestellt.
Es wird auf die 3 bis 6 Bezug genommen. Der Stator 60 hat einen Magnetkern 62 und eine Mehrzahl von Wicklungen 68. Der Magnetkern 62 hat einen Jochbereich 64 und eine Mehrzahl von Zähnen 66, die von dem Jochbereich 64 nach außen vorspringen. Ein distales Ende jedes der Zähne 66 bildet eine Krone 67. Die Wicklungen 68 sind jeweils an den Zähnen 66 ausgeführt. Da der Magnetkern 62 aus einem elektrisch leitenden und magnetisch hochdurchlässigen Material besteht und der Stator 60 in dem Außengehäuse 32 des Rotors 30 untergebracht ist, verringert der Magnetkern 62 zusammenwirkend mit dem Außengehäuse 32 elektromagnetische Störungen der Wicklungen 68.
Der Stator 60 hat auch zwei Abschirmelemente 74, die sich jeweils an den axial gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns 62 befinden und diese Enden abdecken. Die Abschirmelemente 74 bestehen aus einem elektrisch leitenden, jedoch magnetisch nicht durchlässigen Material wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Die Abschirmelemente 74 sind bevorzugt scheibenförmig. Die Abschirmelemente 74 und das Außengehäuse des Rotors 30 bilden zusammenwirkend einen Abschirmraum für die Wicklung 68. Ein oder mehrere erste Befestiger 76 erstrecken sich durch den Magnetkern 62 und sind an beiden Abschirmelementen 74 befestigt. Vorzugsweise befinden sich die Abschirmelemente 74 in Kontakt mit den Zähnen 66, wobei die Peripherie der Abschirmelemente 74 mit den radial äußeren Spitzen der Kronen 67 der Zähne fluchten, um eine bessere Abschirmwirkung zu erzielen. Vorzugsweise ist mindestens eines der Abschirmelemente 74 geerdet, um die Abschirmwirkung noch weiter zu verbessern. Die ersten Befestiger 76 bestehen bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material. Der Magnetkern 62 und die Abschirmelemente 74 sind durch die ersten Befestiger 76 elektrisch verbunden und sind ferner im Hinblick auf eine bessere Abschirmwirkung geerdet.
In dieser Ausführungsform hat der Stator 60 ferner eine säulenförmige Hohlnabe 72, die sich axial durch eine Mitte des Magnetkerns 62 erstreckt und dort befestigt ist. Die Drehwelle 41 erstreckt sich durch die Nabe 72 und ist über ein oder mehrere Lager 73 drehbar an der Nabe 72 montiert. Die Abschirmelemente 74 liegen an axial gegenüberliegenden Enden der Nabe 72. Jedes der Abschirmelemente 74 definiert eine Durchgangsöffnung, die mit der Nabe 72 ausgerichtet ist. Vorzugsweise besteht das Stützelement 72 aus nichtleitendem und nichtmagnetischen und der ersten axialen Verbindung. Vorzugsweise besteht das Stützelement 72 aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch nicht durchlässigen Material wie beispielsweise Kunststoff.
Der Stator 60 hat auch eine Dichtung 75 zwischen den Abschirmelementen 74 und den ersten Befestigern 76. Die ersten Befestiger 76 sind durch die Dichtung 75 miteinander elektrisch verbunden, um sicherzustellen, dass beide Abschirmelemente 74 sicher geerdet sind, selbst wenn ein Erdungsanschluss nur mit einem der Abschirmelemente 74, einem der ersten Befestiger 76 oder der Dichtung 75 verbunden ist.
In einer Ausführungsform ist eine Leiterplatte in der Montagehalterung 10 montiert. Die Leiterplatte ist mit einem Erdungskontakt 18 versehen, und einer der ersten Befestiger 76 ist durch einen Draht mit dem Erdungskontakt 18 verbunden.
Es wird auf die 7 bis 11 Bezug genommen. In einer zweiten Ausführungsform hat der Motor 100 ferner eine Mehrzahl von zweiten Befestigern 78, zum Beispiel Niete, um den Magnetkern 62 und die Abschirmelemente 74 fest zusammenzufügen und elektrisch zu verbinden. Wie in 11 im Detail gezeigt ist, springt eine Mehrzahl von Fahnen 65 von einer in Umfangsrichtung inneren Seite des Jochbereichs 64 vor. Jede der Fahnen 65 definiert eine axiale Durchgangsöffnung. Die Nabe 72 definiert eine Mehrzahl von Kerben für einen entsprechenden Eingriff mit den Fahnen 65. Die zweiten Befestiger 78 erstrecken sich entsprechend durch die axiale Durchgangsöffnung der Fahnen 65 und sind an den Abschirmelementen 74 befestigt, um die elektrische Verbindung des Abschirmelemente 74 und des Magnetkerns 62 sicherzustellen. Solchermaßen lässt sich erreichen, dass wenn eines der Abschirmelemente 74 geerdet ist, auch das andere Abschirmelement 74 und der Magnetkern 62 geerdet sind. Es versteht sich, dass die ersten Befestiger 76 und die zweiten Befestiger 78 allein oder in Kombination verwendet werden können.
Jedes der Abschirmelemente 74 definiert eine Mehrzahl von Lüftungsöffnungen 82, welche die Wicklungen 68 zur Wärmeableitung freilegen. Vorzugsweise sind die Lüftungsöffnungen 82 mit den Nuten zwischen den benachbarten Zähnen 66 entsprechend ausgerichtet, um die Wärmeableitung der Wicklungen 68 in den Nuten zu erleichtern und dadurch die Wärmeableitung der Wicklungen 68 zu verbessern.
In einer Ausführungsform bedeckt eines der Abschirmelemente 74 den überwiegenden Bereich der Öffnung des Außengehäuses 32, weshalb die Abschirmelemente 74 und das Außengehäuse 32 zusammenwirkend einen vollständigen Abschirmraum bilden, wodurch elektromagnetische Störungen der Wicklungen 68, die durch dieselben verursacht werden, verringert werden. Vorzugsweise definiert die Montagehalterung 10 einen Hohlraum 19, der an einem Ende offen ist, wobei das offene Ende des Hohlraums 19 dem offenen Ende des Außengehäuses 32 gegenüberliegt. Deshalb werden elektromagnetische Störungen der Wicklung 68 weiter verringert, und die elektromagnetische Kompatibilitätsstufe des Motors 100 wird verbessert.
In einer Ausführungsform können die Abschirmelemente 74 ein Kunststoffelement sein, das mit einer leitenden Schicht überzogen ist. Die leitende Schicht kann eine leitfähige Farbe sein, die auf die Oberfläche des Kunststoffelements aufgesprüht wird.
Vorliegende Erfindung wurde anhand einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben, wobei die vorstehende Beschreibung dem Fachmann lediglich die praktische Umsetzung der Erfindung ermöglichen soll. Wie der Fachmann erkennen wird, sind zahlreiche Modifikationen möglich, ohne den Erfindungsgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, deren Schutzumfang durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Motor (100), umfassend: einen Stator (60) mit einem Magnetkern (62), einer Mehrzahl von Wicklungen (68) und wenigstens einem Abschirmelement (74), das an einem von einander gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns (62) montiert ist, wobei der Magnetkern (62) einen Jochbereich (64) und eine Mehrzahl von Zähnen (66) hat, die sich von dem Jochbereich (64) erstrecken, wobei die Wicklungen (68) entsprechend an den Zähnen (66) ausgeführt sind und wobei das wenigstens eine Abschirmelement (74) geerdet ist; und einen Rotor (30), der gegenüber dem Stator (60) drehbar ist, wobei der Rotor (30) und das wenigstens eine Abschirmelement (74) zusammenwirkend einen Abschirmraum für die Wicklungen (68) begrenzen.
Motor (100) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Abschirmelement (74) zwei Abschirmelemente (74) umfasst, die jeweils an den einander gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns (62) befestigt sind.
Motor (100) nach Anspruch 2, wobei die beiden Abschirmelemente (74) mit wenigstens einem ersten Befestiger (76) miteinander verbunden und elektrisch gekoppelt sind.
Motor (100) nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine erste Befestiger (76) zwei erste Befestiger (74) umfasst und der Stator (60) ferner eine Dichtung (75) umfasst, die zwischen den beiden ersten Befestigern (74) montiert und mit denselben elektrisch verbunden ist.
Motor (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei sich der wenigstens eine erste Befestiger (76) durch den Magnetkern (62) erstreckt und mit demselben elektrisch verbunden ist.
Motor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das wenigstens eine Abschirmelement (74) eine Mehrzahl von Lüftungsöffnungen definiert, welche die Wicklungen (68) zur Wärmeableitung freilegen.
Motor (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das wenigstens eine Abschirmelement (74) aus einem elektrisch leitenden, jedoch magnetisch nicht durchlässigen Material besteht.
Motor (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das wenigstens eine Abschirmelement (74) ein Kunststoffelement ist, das mit einer leitfähigen Schicht überzogen ist.
Motor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Motor (100) ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Außenrotor (30) ist, wobei der Rotor (30) ein ringförmiges Außengehäuse (32), eine Mehrzahl von Permanentmagneten (36), die an einer Innenwand des Außengehäuses (32) befestigt sind, und eine an dem Außengehäuse (32) befestigte Drehwelle (41) umfasst, wobei sich der Stator (60) in dem Außengehäuse (32) befindet und die Drehwelle (41) bewegbar umschließt.
Motor (100) nach Anspruch 9, wobei ein Ende des Außengehäuses (32) eine Bodenwand (33) hat, die an der Drehwelle (41) befestigt ist, und wobei das andere Ende des Außengehäuses (32) offen ist, um das Einsetzen des Stators (60) von diesem Ende in das Außengehäuse (32) zu ermöglichen.
Motor (100) nach Anspruch 10, wobei der Motor (100) ferner eine Montagehalterung (10) aufweist, der Stator (60) an der Montagehalterung (10) befestigt ist, die Drehwelle (41) an der Montagehalterung (10) drehbar montiert ist, die Montagehalterung (10) einen Hohlraum definiert, der an einem Ende offen ist, und das offene Ende des Hohlraums dem offenen Ende des Außengehäuses (32) gegenüberliegt.
Anker eines Motors (100), umfassend einen Magnetkern (62) mit einem Jochbereich (64) und einer Mehrzahl von Zähnen (66), die sich von dem Jochbereich (64) erstrecken, eine Mehrzahl von Wicklungen (68), die entsprechend an den Zähnen (66) ausgeführt sind, und wenigstens ein Abschirmelement (74), das an einem der gegenüberliegenden Enden des Magnetkerns (62) montiert ist und das geerdet ist.
Anker nach Anspruch 12, wobei der Anker ein Stator (60) eines bürstenlosen Motors (100) ist.