DE102020209433A1

DE102020209433A1 - Elektromotorvorrichtung und Elektromotorsystem mit einer Elektromotorvorrichtung

Info

Publication number: DE102020209433A1
Application number: DE102020209433.0A
Authority: DE
Inventors: Balazs Jatekos; Csongor Horvath; Vilmos Paiss; Kristof Nagy
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-01-27
Also published as: EP4189814A1; WO2022023145A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Elektromotorvorrichtung (10), insbesondere einem Axialfluss-Reluktanzmotor, mit zumindest einer Rotoreinheit (12), welche dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise durch eine Reluktanzkraft in eine Drehbewegung um eine Drehachse (14) versetzt zu werden, und mit zumindest einer Statoreinheit (16), welche zumindest einen Reluktanzwirkabstand (20, 20') zu der zumindest einen Rotoreinheit (12) aufweist.Es wird vorgeschlagen, dass die Elektromotorvorrichtung (10) zumindest eine Abstandsvariationseinheit (18) umfasst, mittels welcher der zumindest eine Reluktanzwirkabstand (20, 20') einstellbar ist.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Elektromotorvorrichtung, insbesondere ein Axialfluss-Reluktanzmotor, mit zumindest einer Rotoreinheit, welche dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise durch eine Reluktanzkraft in eine Drehbewegung um eine Drehachse versetzt zu werden, und mit zumindest einer Statoreinheit, welche zumindest einen Reluktanzwirkabstand zu der zumindest einen Rotoreinheit aufweist, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Elektromotorvorrichtung, insbesondere einem Axialfluss-Reluktanzmotor, mit zumindest einer Rotoreinheit, welche dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise durch eine Reluktanzkraft in eine Drehbewegung um eine Drehachse versetzt zu werden, und mit zumindest einer Statoreinheit, welche zumindest einen Reluktanzwirkabstand zu der zumindest einen Rotoreinheit aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Elektromotorvorrichtung zumindest eine Abstandsvariationseinheit umfasst, mittels welcher der zumindest eine Reluktanzwirkabstand einstellbar ist.
Unter einer „Elektromotorvorrichtung“ soll vorzugsweise zumindest ein Teil, bevorzugt eine Unterbaugruppe, eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotorsystems, bevorzugt eines Reluktanzmotors, verstanden werden. Vorzugsweise ist der Elektromotor, insbesondere das Elektromotorsystem, als ein Reluktanzmotor ausgebildet. Insbesondere kann die Elektromotorvorrichtung auch den gesamten Elektromotor, insbesondere den gesamten Reluktanzmotor, umfassen. Der Elektromotor kann als eine Induktionsmaschine, insbesondere als Kurzschlussläufer, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Elektromotor, insbesondere das Elektromotorsystem, als ein Axialfluss-Reluktanzmotor ausgebildet, welcher die Reluktanzkraft durch zumindest ein zumindest im Wesentlichen axial, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse, ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt. Unter einem „Magnetfeld“ soll vorzugsweise ein magnetischer Fluss verstanden werden. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter „zumindest im Wesentlichen axial“ soll insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse verstanden werden. Vorzugsweise ist die Rotoreinheit zu einem Erzeugen eines Drehmoments vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll vorzugsweise speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll vorzugsweise verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Betriebszustand“ soll vorzugsweise ein Zustand verstanden werden, in dem die Rotoreinheit betriebsbereit für einen Drehvorgang und/oder einen Drehbetrieb ist und/oder sich in einem Drehbetrieb befindet, in welchem auf einen Rotorkörper der Rotoreinheit, insbesondere der Elektromotorvorrichtung, insbesondere des Elektromotors, zu einem Erzeugen des Drehmoments zumindest ein Magnetfeld, insbesondere die Reluktanzkraft, wirkt. Die Rotoreinheit ist vorzugsweise als ein beweglicher, insbesondere um die Drehachse drehbar gelagerter, Teil des Elektromotors, insbesondere gegenüber der Statoreinheit, insbesondere gegenüber einem Motorgehäuse, ausgebildet. Vorzugsweise weist die Elektromotorvorrichtung das zumindest eine Motorgehäuse auf. Die Rotoreinheit umfasst vorzugsweise zumindest einen Rotorkörper, welcher insbesondere an, insbesondere in einer Nähe zu, zumindest einem Kern eines Elektromagneten der Statoreinheit angeordnet ist, insbesondere um von dem Elektromagnet in eine Drehbewegung versetzt zu werden. Vorzugsweise ist der zumindest eine Rotorkörper zumindest teilweise aus einem einen Magnetfluss fördernden Material ausgebildet. Vorzugsweise weist der zumindest eine Rotorkörper zumindest eine Längsachse auf, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet ist. Unter einer „Längsachse“ eines Objekts soll insbesondere eine Achse verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verläuft, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und bevorzugt durch einen geometrischen Mittelpunkt des Objekts verläuft. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.
Vorzugsweise ist der zumindest eine Rotorkörper zumindest im Wesentlichen als eine Hohlzylinderscheibe ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest eine Rotorkörper materiell von einem, insbesondere von null verschiedenen, Innenradius radial bis zu einem Außenradius, wobei der Rotorkörper insbesondere entlang der Drehachse eine maximale Erstreckung aufweist, welche bevorzugt kürzer ist als eine maximale Erstreckung senkrecht zu der Drehachse und wobei der Rotorkörper zwischen dem Innenradius und dem Außenradius insbesondere Ausnehmungen aufweisen kann, welche durch die materiellen Erstreckungen des Rotorkörpers zumindest teilweise begrenzt. Vorzugsweise umfasst die Rotoreinheit zumindest einen Rotorschaft. Vorzugsweise weist der zumindest eine Rotorschaft eine Längsachse auf, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu der Drehachse ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist der Rotorkörper mit dem Rotorschaft verbunden. Der zumindest eine Rotorkörper kann direkt oder indirekt mit dem zumindest einen Rotorschaft verbunden sein. Die Rotoreinheit kann zumindest ein Verbindungselement, beispielsweise zumindest ein Speichenelement, ein Differentialelement und/oder ein Ringelement, umfassen, welches dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Rotorschaft mit dem zumindest einen Rotorkörper zu verbinden.
Vorzugsweise weist die Elektromotorvorrichtung eine Statoreinheit zu einem Erzeugen des zumindest einen Magnetfelds auf. Vorzugsweise umfasst die Statoreinheit zumindest einen Statorkörper, welcher dazu vorgesehen ist, die Rotoreinheit zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich, durch die Reluktanzkraft in eine Drehbewegung zu versetzen. Vorzugsweise weist die Statoreinheit mehrere Elektromagnete auf, welche insbesondere jeweils ein Magnetfeld erzeugen und durch welche insbesondere die Reluktanzkraft jeweils zumindest teilweise erzeugt ist. Vorzugsweise sind die Elektromagneten an dem zumindest einen Statorkörper angeordnet. Die Elektromagneten, insbesondere Kerne der Elektromagneten, sind insbesondere fest mit dem Statorkörper verbunden, insbesondere einstückig mit dem Statorkörper ausgebildet. Unter „einstückig“ soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Die Statoreinheit ist vorzugsweise als ein entlang der Drehachse beweglicher Teil des Elektromotors, bevorzugt gegenüber dem zumindest einen Rotorkörper, insbesondere gegenüber dem Motorgehäuse, ausgebildet.
Unter dem „Reluktanzwirkabstand“ soll vorzugsweise ein kleinster Abstand zwischen der Statoreinheit, insbesondere zwischen zumindest einem Statorkörper, bevorzugt zwischen zumindest einem Kern eines Elektromagneten, und zumindest einem Rotorkörper entlang der Drehachse verstanden werden, wobei insbesondere jeder Rotorkörper der Rotoreinheit in einem eigenen Reluktanzwirkabstand zu der Statoreinheit, insbesondere einem Statorkörper, insbesondere zwei Statorkörpern, der Statoreinheit, angeordnet sein kann.
Vorzugsweise ist der Reluktanzwirkabstand zwischen zumindest einem Rotorkörper und der Statoreinheit mittels der Abstandsvariationseinheit einstellbar. Besonders bevorzugt sind die Reluktanzwirkabstände zwischen allen Rotorkörpern der Rotoreinheit und der Statoreinheit mittels der Abstandsvariationseinheit einstellbar. Besonders bevorzugt sind die Reluktanzwirkabstände zwischen allen Rotorkörpern der Rotoreinheit und der Statoreinheit individuell mittels der Abstandsvariationseinheit einstellbar. Vorzugsweise ist der zumindest eine Reluktanzwirkabstand mittels der Abstandsvariationseinheit mit einer Präzision von mindestens 0,5 mm, bevorzugt von mindestens 0,1 mm, einstellbar. Die Abstandsvariationseinheit ist vorzugsweise als eine Lagereinheit, welche verschiedene Lagerelemente umfassen kann, wie beispielsweise Linearführungselemente, Federelemente, Schienenelemente, Nutelemente, Walzenelemente, Rollenelemente, Druckfederelemente oder dergleichen, ausgebildet, welche den zumindest einen Statorkörper entlang der Drehachse beweglich an dem zumindest einen Motorgehäuse lagert, und welche insbesondere manuell oder elektrisch, insbesondere über ein Steuerprogramm, verstellbar sein kann. Die Abstandsvariationseinheit kann zumindest ein Aktuatorelement aufweisen zu einem elektrischen Verstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands.
Zu einem initialen, insbesondere groben, Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands kann zwischen einem Statorkörper und einem Rotorkörper ein Abstandshalter mit bekannten Dimensionen eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Elektormotorvorrichtung kann erreicht werden, dass der Reluktanzwirkabstand, insbesondere zu einem Anpassen eines erzeugten Drehmoments, einstellbar ist. Besonders vorteilhaft kann erreicht werden, dass eine Produktion der Elektromotorvorrichtung vorteilhaft ungenauer, dadurch insbesondere schneller, durchgeführt werden kann, insbesondere in Bezug auf ein Spaltmaß bezüglich des Reluktanzwirkabstands. Insbesondere kann eine vorteilhaft kostengünstige Produktion der Elektromotorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine Effizienz der Elektromotorvorrichtung, insbesondere hinsichtlich einer Drehmomenterzeugung, vorteilhaft gesteigert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Elektromotorvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit umfasst, welche dazu ausgebildet ist, zumindest eine Reluktanzwirkabstandskenngröße zu messen. Unter einer „Reluktanzwirkabstandskenngröße“ soll vorzugsweise eine Kenngröße verstanden werden, durch welche auf den Reluktanzwirkabstand geschlossen werden kann, wobei die Kenngröße insbesondere der Reluktanzwirkabstand selbst, ein weiterer Abstand, eine zu einem Abstand, insbesondere dem zumindest einen Reluktanzwirkabstand, proportionale Kenngröße wie ein Drehmoment oder eine Kenngröße, welche in einer anderen Beziehung zu dem zumindest einen Reluktanzwirkabstand steht, sein kann. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement auf, welches dazu ausgebildet ist, eine Reluktanzwirkabstandskenngröße zu messen. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit zumindest zu jedem Rotorkörper zumindest ein Sensorelement. Vorzugsweise ist die zumindest ein Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, dazu ausgebildet, den zumindest einen Reluktanzwirkabstand kontinuierlich, insbesondere in Abständen von maximal 0,5 s, bevorzugt von maximal 100 ms, zu messen. Vorzugsweise ist die zumindest eine Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, dazu ausgebildet, mehrere Reluktanzwirkabstände unabhängig voneinander, bevorzugt gleichzeitig, zu messen. Vorzugsweise weist die zumindest eine Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, eine Anzeigeeinheit, wie ein Display auf, zu einem Anzeigen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands, insbesondere der Reluktanzwirkabstandskenngröße. Vorzugsweise weist die zumindest eine Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, eine Auswerteeinheit, wie eine Prozessoreinheit mit zumindest einer Speichereinheit auf, zu einem Ermitteln des zumindest einen Reluktanzwirkabstands aus der Reluktanzwirkabstandskenngröße. Es kann eine vorteilhafte Überwachung des zumindest einen Reluktanzwirkabstands, insbesondere für eine Feedbackschleife, erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Statoreinheit zumindest einen, insbesondere den bereits genannten, Statorkörper aufweist, welcher den zumindest einen Reluktanzwirkabstand der Statoreinheit zu der Rotoreinheit ausbildet und welcher durch die Abstandsvariationseinheit zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands entlang der Drehachse beweglich ist. Vorzugsweise bildet der zumindest eine Statorkörper zumindest einen Kern für zumindest einen Elektromagneten aus. Vorzugsweise bildet der zumindest eine Kern den zumindest einen Reluktanzwirkabstand der Statoreinheit zu der Rotoreinheit, insbesondere zu zumindest einem Rotorkörper, aus. Vorzugsweise ist der zumindest eine Statorkörper, insbesondere der zumindest eine durch den Statorkörper gebildete Kern, durch die Abstandsvariationseinheit zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands entlang der Drehachse, bevorzugt parallel zur Drehachse, insbesondere linear, verschiebbar. Vorzugsweise ist der zumindest eine Statorkörper elektrisch verschiebbar. Vorzugsweise ist der zumindest eine Statorkörper in Richtungen, welche sich von einer Richtung der Drehachse um mehr als 10°, bevorzugt um mehr als 5°, unterscheiden, unbeweglich ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere zumindest alle bis auf einen, bevorzugt alle Statorkörper zumindest teilweise beweglich, bevorzugt entlang der Drehachse, bevorzugt verschiebbar, insbesondere gegenüber dem Motorgehäuse, bevorzugt gegenüber der Rotoreinheit, insbesondere gegenüber zumindest einem Rotorkörper, ausgebildet. Es können vorteilhaft nach einem Herstellprozess justierbare Reluktanzwirkabstände erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass vorteilhaft schnell und kostengünstig produzierbare Elektromotorvorrichtungen erreichbar sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Abstandsvariationseinheit zumindest eine, insbesondere die bereits genannte, Lagereinheit, insbesondere eine Federdrucklagereinheit, aufweist, durch welche der zumindest eine Statorkörper beweglich gegenüber der Rotoreinheit gelagert ist. Vorzugsweise weist die zumindest eine Lagereinheit zumindest ein, bevorzugt zumindest zwei, Lagerelement/e, bevorzugt mehrere Lagerelemente, insbesondere für jeden Statorkörper zumindest ein, bevorzugt zumindest zwei, verschiedene/s Lagerelement/e, auf. Vorzugsweise ist das zumindest eine Lagerelement dazu ausgebildet, den zumindest einen Statorkörper in Schritten von maximal 1 mm, bevorzugt von maximal 0,5 mm, besonders bevorzugt von maximal 0,1 mm zu bewegen, insbesondere zu verschieben. Vorzugsweise ist das zumindest eine Lagerelement dazu vorgesehen, den Statorkörper in verschiedenen Positionen verrastbar auszubilden, insbesondere zu fixieren. Vorzugsweise ist jeder Statorkörper durch ein anderes Lagerelement der Lagereinheit beweglich, insbesondere verschiebbar, bevorzugt individuell verschiebbar, gelagert. Bevorzugt ist zumindest ein Lagerelement als ein Federelement ausgebildet. Bevorzugt ist zumindest ein Lagerelement als ein Führungselement ausgebildet. Ein Lagerelement kann beispielsweise als ein Rastschienenlagerelement ausgebildet sein. Es kann eine vorteilhaft robuste, insbesondere unanfällige, besonders bevorzugt wartungsarme, Lagerung des zumindest einen Statorkörpers erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Elektromotorvorrichtung zumindest ein, insbesondere das bereits genannte, Motorgehäuse umfasst, an welchem ein Betätigungselement der Lagereinheit angeordnet ist zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands. Vorzugsweise ist das zumindest eine Betätigungselement dazu ausgebildet, die Abstandsvariationseinheit zu betätigen, insbesondere mittels der Abstandsvariationseinheit den zumindest einen Reluktanzwirkabstand einzustellen. Die Lagereinheit kann eine Vielzahl von Betätigungselementen umfassen. Vorzugsweise weist die Lagereinheit zu jedem Rotorkörper zumindest ein Betätigungselement auf. Die Vielzahl an Betätigungselementen kann dazu ausgebildet sein, mittels der Abstandsvariationseinheit jeden Reluktanzwirkabstand individuell einzustellen, insbesondere elektrisch einzustellen. Vorzugsweise ist das zumindest eine Betätigungselement zumindest teilweise außen an dem Motorgehäuse angeordnet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Betätigungselement als ein Präzisionselement ausgebildet, insbesondere zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands mit einer Genauigkeit von 0,25 mm, bevorzugt von 0,1 mm. Vorzugsweise ist das zumindest eine Betätigungselement zumindest teilweise als eine Stellschraube, als ein Hebelelement, als ein Schiebereglerelement und/oder als ein weiteres, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Betätigungselement, insbesondere Präzisionselement, ausgebildet. Das zumindest eine Betätigungselement kann elektrisch betätigbar ausgebildet sein. Das zumindest eine Betätigungselement ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Gegenkraft auf ein Federelement der Lagereinheit auszuüben, insbesondere zu einem Bewegen zumindest eines Statorkörpers. Es kann ein vorteilhaftes Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands innerhalb des Motorgehäuses erreicht werden. Insbesondere kann eine unzugängliche Statoreinheit in dem Motorgehäuse vorteilhaft bewegt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Reluktanzwirkabstand manuell einstellbar ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Betätigungselement mit zumindest einer Justagemarkierung versehen zu einem präzisen Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands. Vorzugsweise weist das zumindest eine Betätigungselement eine Bedienfläche auf, welche zu einem Kontakt mit einer Hand, eine Mindestfläche von mindestens 1 cm², bevorzugt mindestens 2 cm², besonders bevorzugt mindestens 4 cm², aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das zumindest eine Betätigungselement elektrisch betätigbar ausgebildet sein. Insbesondere kann das zumindest eine Betätigungselement mit einer Recheneinheit verbunden sein, auf welcher beispielsweise ein Bedienprogramm für den zumindest einen Reluktanzwirkabstand, insbesondere in Bezug auf ein Drehmoment oder dgl., gespeichert ist. Es kann ein vorteilhafter Herstellungsablauf der Elektromotorvorrichtung erreicht werden, wobei insbesondere der zumindest eine Reluktanzwirkabstand nachträglich manuell von außen am Motorgehäuse einstellbar ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Elektromotorvorrichtung zumindest ein, insbesondere das bereits genannte, Motorgehäuse umfasst, in welchem die zumindest eine Sensoreinheit zumindest teilweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist das zumindest eine Sensorelement, insbesondere der Sensoreinheit, zumindest teilweise in einer Außenwandung des zumindest einen Motorgehäuses angeordnet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Sensorelement, insbesondere von außen nach innen, bevorzugt durch eine Ausnehmung, in einer Außenwandung des zumindest einen Motorgehäuses angeordnet. Alternativ kann das zumindest eine Sensorelement vollständig außerhalb des zumindest einen Motorgehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das zumindest eine Sensorelement vollständig innerhalb des zumindest einen Sensorelements angeordnet sein. Es kann ein vorteilhaft direktes Messen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands erreicht werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft von einer Umgebung der Elektromotorvorrichtung unabhängiges Ermitteln der zumindest einen Reluktanzwirkabstandskenngröße erreicht werden. Insbesondere kann der zumindest eine Reluktanzwirkabstand, insbesondere die zumindest eine Reluktanzwirkabstandskenngröße, bei einer Herstellung der Elektromotorvorrichtung, insbesondere bei einem Anbringen des zumindest einen Motorgehäuses, vorteilhaft direkt eingestellt, insbesondere ermittelt, werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest einen Drehmomentsensor umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Reluktanzabstandskenngröße zu messen. Das zumindest eine Sensorelement kann als Drehmomentsensor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Drehmomentsensor dazu vorgesehen, ein Drehmoment des zumindest einen Rotorkörpers, insbesondere des zumindest einen Rotorschafts, zu messen, welcher den zumindest einen Reluktanzwirkabstand zu der Statoreinheit, insbesondere dem zumindest einen Statorkörper, ausbildet. Im Falle, dass die zumindest eine Rotoreinheit mehrere Rotorkörper aufweist, deren Drehmoment unabhängig von einem Drehmomentsensor gemessen werden sollen, weist die Sensoreinheit genauso viele Drehmomentsensoren auf, wie es Rotorkörper gibt. Vorzugsweise sind im Falle, dass die zumindest eine Rotoreinheit mehrere Rotorkörper aufweist, die Rotorkörper mit jeweils einem anderen Rotorteilschaft verbunden, welche miteinander über feststellbare Drehlager verbunden sind, zu einem unabhängigen, und insbesondere einem gemeinsamen, Drehen der einzelnen Rotorkörper. Vorzugsweise bilden alle Rotorteilschäfte zusammen den zumindest einen Rotorschaft. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit genauso viele Drehmomentsensoren, insbesondere Sensorelemente, auf, wie die Rotoreinheit Rotorkörper umfasst. Es kann eine vorteilhaft mit bestehenden Funktionen verknüpfbare Abstandsvariationseinheit erreicht werden. Es kann insbesondere erreicht werden, dass existierende, und insbesondere generell in Elektromotoren notwendige, Sensoreinheiten für die Elektromotorvorrichtung verwendet werden können.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest einen optischen Entfernungssensor umfasst, welcher insbesondere dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Reluktanzabstandskenngröße zu messen. Das zumindest eine Sensorelement kann als optischer Entfernungssensor ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit genauso viele optische Entfernungssensoren, insbesondere Sensorelemente, auf, wie die Rotoreinheit Rotorkörper umfasst. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit für den zumindest einen optischen Entfernungssensor, insbesondere außen, an dem Motorgehäuse zumindest ein Anzeigeelement, insbesondere Displayelement, der Anzeigeeinheit auf. Es kann eine vorteilhaft unkomplizierte, insbesondere kostengünstige Ermittlung des Reluktanzwirkabstands, insbesondere der Reluktanzwirkabstandskenngröße, erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Reluktanzwirkabstand direkt bei einer Herstellung der Elektromotorvorrichtung gemessen und eingestellt werden kann.
Darüber hinaus wird ein Elektromotorsystem vorgeschlagen mit zumindest einer, insbesondere der bereits genannten, Recheneinheit und mit einer erfindungsgemäßen Elektromotorvorrichtung. Unter einer „Recheneinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, die von einer Auswerteeinheit und/oder einer Kontrolleinheit gebildet sein kann, wobei die Recheneinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie beispielsweise einem Speichermittel, gebildet sein kann. Die Auswerteeinheit der Sensoreinheit kann als Teil der Recheneinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, mit der Recheneinheit, bevorzugt elektrisch, verbunden, insbesondere zu einem Signalübertrag. Vorzugsweise ist das zumindest eine Betätigungselement, bevorzugt alle Betätigungselemente, mit der Recheneinheit, bevorzugt elektrisch, verbunden, zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands. Es kann ein vorteilhaftes Steuern und/oder Regeln des zumindest einen Reluktanzwirkabstands erreicht werden. Die Abstandsvariationseinheit wird bevorzugt von der Lagereinheit, von der Statoreinheit, von der Rotoreinheit, von der Sensoreinheit und/oder der Recheneinheit gebildet. Es kann ein vorteilhaftes Kontrollprogramm für den zumindest einen Reluktanzwirkabstand, insbesondere mit Feedbackloop, bevorzugt durch die Sensoreinheit, auf der Recheneinheit installiert werden. Insbesondere kann der zumindest eine Reluktanzwirkabstand vorteilhaft in einem Betriebszustand der Elektromotorvorrichtung angepasst werden, beispielsweise zu einem Optimieren einer Drehmomentanforderung, wie beispielsweise einer Höhe einer Drehmomentamplitude und/oder einer Drehmomentschwankung.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, die Abstandsvariationseinheit zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands in Abhängigkeit zumindest einer Reluktanzwirkabstandskenngröße zu steuern und/oder zu regeln. Die Recheneinheit ist vorzugsweise über ein Steuerprogramm bedienbar ausgebildet, in welchem jeder Reluktanzwirkabstand unabhängig von anderen Reluktanzwirkabständen eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist die Recheneinheit mit dem zumindest einen Betätigungselement verbunden zu einem Betätigen der Abstandsvariationseinheit, insbesondere zu einem Einstellen des zumindest eine Reluktanzwirkabstands. Vorzugsweise ist das Steuerprogramm dazu ausgebildet, eine Nutzungsanforderung, insbesondere eine Drehmomentanforderung, zu analysieren und den zumindest einen Reluktanzwirkabstand mittels der Abstandsvariationseinheit, insbesondere durch Feedback der Sensoreinheit, insbesondere durch die Reluktanzwirkabstandskenngröße, einzustellen. Beispielsweise kann das Steuerprogramm dazu ausgebildet sein, bei einem Hochfahren eines Drehmoments den Reluktanzwirkabstand kleiner zu gestalten als bei einem Beibehalten eines Drehmoments.
Es kann ein vorteilhaft automatisches Variieren des zumindest einen Reluktanzwirkabstands erreicht werden, insbesondere zu einem Verbessern zumindest eines Drehmomentsparameters, wie beispielsweise einer Drehmomentschwankung.
Die erfindungsgemäße Elektromotorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Elektromotorsystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Elektromotorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Elektromotorsystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Elektromotorsystem mit einer erfindungsgemäßen Elektromotorvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Elektromotorsystem 50. Das Elektromotorsystem 50 weist eine Recheneinheit 52 auf. Das Das Elektromotorsystem 50 weist eine Elektromotorvorrichtung 10 auf.
Die Elektromotorvorrichtung 10 ist als ein Axialfluss-Reluktanzmotor ausgebildet. Die Elektromotorvorrichtung 10 umfasst eine Rotoreinheit 12. Die Rotoreinheit 12 ist dazu vorgesehen, ausschließlich durch eine Reluktanzkraft in eine Drehbewegung um eine Drehachse 14 versetzt zu werden. Die Rotoreinheit 12 weist einen Rotorkörper 22 auf. Die Rotoreinheit 12 weist einen Rotorschaft 24 auf.
Die Elektromotorvorrichtung 10 umfasst eine Statoreinheit 16. Die Statoreinheit 16 weist zumindest einen Reluktanzwirkabstand 20, 20' zu der zumindest einen Rotoreinheit 12 auf.
Die Elektromotorvorrichtung 10 weist eine Abstandsvariationseinheit 18 auf. Mittels der Abstandsvariationseinheit 18 ist der zumindest eine Reluktanzwirkabstand 20, 20' einstellbar.
Die Elektromotorvorrichtung 10 umfasst ein Motorgehäuse 48. Der Rotorschaft 24 ist um die Drehachse 14 drehbar an dem Motorgehäuse 48 und der Statoreinheit 16 gelagert. Insbesondere umfasst die Elektromotorvorrichtung 10 eine Rotationslagereinheit 44, welche zwei Drehlagerelemente 46, 46' umfasst. Der Rotorschaft 24 ist durch die Drehlagerelemente 46, 46' um die Drehachse 14 drehbar an dem Motorgehäuse 48 und der Statoreinheit 16 gelagert.
Die Statoreinheit 16 weist zwei Statorkörper 26, 26' auf. Der Statorkörper 26, 26' bildet den Reluktanzwirkabstand 20, 20' der Statoreinheit 16 zu der Rotoreinheit 12 aus. Die Statorkörper 26, 26' bilden jeweils einen eigenen Reluktanzwirkabstand 20, 20' der Statoreinheit 16 zu der Rotoreinheit 12 aus. Die Reluktanzwirkabstände 20, 20' sind insbesondere gleich groß ausgebildet. Insbesondere sind die Reluktanzwirkabstände 20, 20' verschiedener Statorkörper 26, 26' zu einem Rotorkörper 22 der Rotoreinheit 12 gleich groß ausgebildet.
Der Reluktanzwirkabstand 20, 20' ist als ein kleinster Abstand zwischen der Statoreinheit 16, insbesondere zwischen einem der Statorkörper 26, 26', bevorzugt zwischen einem Kern eines Elektromagneten 42, 42', 42'', 42''', und dem Rotorkörper 22 entlang der Drehachse 14 definiert.
Der Statorkörper 26, 26' ist durch die Abstandsvariationseinheit 18 zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands 20, 20' entlang der Drehachse 14 beweglich. Die Abstandsvariationseinheit 18 weist zumindest eine Lagereinheit 28 auf. Die Lagereinheit 28 ist als Federdrucklagereinheit ausgebildet. Die Lagereinheit 28 weist vier Lagerteile 30, 30', 30'', 30''' auf. Die vier Lagerteile 30, 30', 30'', 30''' umfassen jeweils zwei Lagerelemente (nicht gezeigt). Jeweils ein Lagerelement ist als Federelement ausgebildet. Jeweils ein Lagerelement ist als ein Führungselement, beispielsweise als ein Schraubenelement, ausgebildet. Durch die Lagereinheit 28 ist der zumindest eine Statorkörper 26, 26' beweglich gegenüber der Rotoreinheit 12, insbesondere gegenüber dem Rotorkörper 22, gelagert. Die vier Lagerteile 30, 30', 30'', 30''' bilden jeweils Linearführungselemente, durch welche die Statorkörper 26, 26' gegenüber dem Rotorkörper 22 entlang der Drehachse 14 verschiebbar sind.
An dem Motorgehäuse 48 ist sind vier Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' der Lagereinheit 28 angeordnet, welche zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands 20, 20' vorgesehen sind. Der Reluktanzwirkabstand 20, 20' ist manuell einstellbar ausgebildet. Insbesondere können die Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' manuell betätigt werden. Die Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' sind als Präzisionstellschrauben ausgebildet, insbesondere zu einem Einstellen des Reluktanzwirkabstands 20, 20' mit einer Genauigkeit von mindestens 0,25 mm. Insbesondere sind die Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' dazu ausgebildet, einen Federdruckmechanismus der Lagereinheit 28 zu betätigen zu einem Einstellen des Reluktanzwirkabstands 20, 20'.
Die Elektromotorvorrichtung 10 weist eine Sensoreinheit 34 auf. Die Sensoreinheit 34 ist dazu ausgebildet, zwei verschiedene Reluktanzwirkabstandskenngrößen zu messen. Die Sensoreinheit 34 ist dazu ausgebildet, als Reluktanzwirkabstandskenngröße/n einen zu dem Reluktanzwirkabstand 20, 20' proportionalen Innenradiusabstand 36, 36' des Rotorkörpers 22 zu den Statorkörper 26, 26' zu messen. Die Sensoreinheit 34 umfasst vier optische Entfernungssensoren 38, 38', 38'', 38'''.
Die Sensoreinheit 34, insbesondere die optischen Entfernungssensoren 38, 38', 38'', 38''', ist, insbesondere sind, zumindest teilweise in dem Motorgehäuse 48 angeordnet. Die optischen Entfernungssensoren 38, 38', 38'', 38''' sind in einer Außenwand des Motorgehäuses 48 angeordnet.
Die Sensoreinheit 34 umfasst einen Drehmomentsensor 40. Der Drehmomentsensor 40 ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Reluktanzabstandskenngröße zu messen. Der Drehmomentsensor 40 ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment als Reluktanzabstandskenngröße zu messen. Der Drehmomentsensor 40 ist am Rotorschaft 24 angeordnet.
Die Recheneinheit 52 ist mit der Sensoreinheit 34 verbunden. Insbesondere ist die Recheneinheit 52 mit den Entfernungssensoren 38, 38', 38'', 38''' elektrisch, insbesondere signalübertragend, verbunden. Insbesondere ist die Recheneinheit 52 mit dem Drehmomentsensor 40 elektrisch, insbesondere signalübertragend, verbunden.
Die Recheneinheit 52 ist mit den vier Betätigungselementen 32, 32', 32'', 32''' verbunden, insbesondere mittels Aktuatorelementen (nicht gezeigt). Die Recheneinheit 52 ist dazu ausgebildet, die vier Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' mittels der Aktuatorelemente zu einem Einstellen der Reluktanzwirkabstände 20, 20' zu steuern oder zu regeln. Insbesondere ist die Recheneinheit 52 dazu ausgebildet, die Reluktanzwirkabstandskenngrößen als Feedback-Schleife zu einem Regeln der Reluktanzwirkabstände 20, 20' zu nutzen. Eine Auswerteeinheit der Sensoreinheit 34, welche dazu ausgebildet ist, die Reluktanzwirkabstände 20, 20' aus den Reluktanzwirkabstandskenngrößen zu ermitteln, ist als Teil der Recheneinheit 52 ausgebildet.
Die Recheneinheit 52 ist dazu ausgebildet, die Abstandsvariationseinheit 18 zu einem Einstellen der Reluktanzwirkabstände 20, 20' in Abhängigkeit zumindest einer Reluktanzwirkabstandskenngröße zu steuern und/oder zu regeln. Die Recheneinheit 52 ist dazu ausgebildet, die Betätigungselemente 32, 32', 32'', 32''' der Lagereinheit 28 der Abstandsvariationseinheit 18 zu einem Einstellen der Reluktanzwirkabstände 20, 20' in Abhängigkeit zumindest einer Reluktanzwirkabstandskenngröße zu steuern und/oder zu regeln. Auf der Recheneinheit 52 ist ein Steuerprogramm installiert zu einem Verarbeiten einer Nutzungsanforderung, insbesondere dazu, eine Drehmomentanforderung zu analysieren, und die Reluktanzwirkabstände 20, 20' mittels der Abstandsvariationseinheit 18, insbesondere mit Feedback der Sensoreinheit 34, insbesondere durch die Reluktanzwirkabstandskenngröße, einzustellen.
Über die Betätigungselemente 32, 32', 32", 32''' sind die Reluktanzwirkabstände 20, 20' individuell, insbesondere unabhängig voneinander, einstellbar ausgebildet. Das Steuerprogramm ist insbesondere dazu ausgebildet, die beiden Reluktanzwirkabstände 20, 20' bei einem Verstellen der Reluktanzwirkabstände 20, 20' gleich groß zu halten.

Claims

Elektromotorvorrichtung, insbesondere ein Axialfluss-Reluktanzmotor, mit zumindest einer Rotoreinheit (12), welche dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise durch eine Reluktanzkraft in eine Drehbewegung um eine Drehachse (14) versetzt zu werden, und mit zumindest einer Statoreinheit (16), welche zumindest einen Reluktanzwirkabstand (20, 20') zu der zumindest einen Rotoreinheit (12) aufweist, gekennzeichnet durch zumindest eine Abstandsvariationseinheit (18), mittels welcher der zumindest eine Reluktanzwirkabstand (20, 20') einstellbar ist.
Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eine Sensoreinheit (34), welche dazu ausgebildet ist, zumindest eine Reluktanzwirkabstandskenngröße zu messen.
Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (16) zumindest einen Statorkörper (26, 26') aufweist, welcher den zumindest einen Reluktanzwirkabstand (20, 20') der Statoreinheit (16) zu der Rotoreinheit (12) ausbildet und welcher durch die Abstandsvariationseinheit (18) zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands (20, 20') entlang der Drehachse (14) beweglich ist.
Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abstandsvariationseinheit (18) zumindest eine Lagereinheit (28), insbesondere eine Federdrucklagereinheit, aufweist, durch welche der zumindest eine Statorkörper (26, 26') beweglich gegenüber der Rotoreinheit (12) gelagert ist.
Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Motorgehäuse (48), an welchem ein Betätigungselement (32, 32', 32", 32"') der Lagereinheit (28) angeordnet ist zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands (20, 20').
Elektromotorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Reluktanzwirkabstand (20, 20') manuell einstellbar ausgebildet ist.
Elektromotorvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zumindest ein Motorgehäuse (48), in welchem die zumindest eine Sensoreinheit (34) zumindest teilweise angeordnet ist.
Elektromotorvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (34) zumindest einen Drehmomentsensor (40) umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Reluktanzabstandskenngröße zu messen.
Elektromotorvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (34) zumindest einen optischen Entfernungssensor (38, 38', 38'', 38''') umfasst.
Elektromotorsystem mit zumindest einer Recheneinheit (52) und mit einer Elektromotorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektromotorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (52) dazu ausgebildet ist, die Abstandsvariationseinheit (18) zu einem Einstellen des zumindest einen Reluktanzwirkabstands (20, 20') in Abhängigkeit zumindest einer Reluktanzwirkabstandskenngröße zu steuern und/oder zu regeln.