DE102021208316A1

DE102021208316A1 - Haushaltsgerät mit zumindest einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102021208316A1
Application number: DE102021208316.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Almus; Thomas Burggraf; Stephan Lutz
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Der Elektromotor (14) eines erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts (1) umfasst einen Halbach- magnetisierten, im Wesentlichen zylindermantelförmigen und eine Welle (18) umgreifenden Außenläufer- Rotor (15, 16), der mehrere in Richtung zur Welle nach radial innen bzw. nach radial außen weisende magnetische Nordpole (N) und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial innen bzw. nach radial außen weisenden magnetischen Südpolen (S) aufweist. Jeweils zwischen einem magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol (N) und einem magnetisch nach radial innen weisenden Südpol (S) verlaufen gekrümmte magnetische Feldlinien (17). Bezüglich der Umfangsrichtung (U) des Außenläufer- Rotors (15) ist zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial außen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol (N) auf der radialen Außenseite des Rotors (15) zumindest ein Teilbereich (T) eines Bereichs (B) ausgenommen ist, der außerhalb dieser gekrümmten magnetischen Feldlinien (17) gelegen ist. Umfasst der Elektromotor (14) einen Innenläufer- Rotor (16), so ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bezüglich der Umfangsrichtung (U) zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem beim Innenläufer-Rotor (16) jetzt nach radial außen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol (N) und/oder zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem beim Innenläufer- Rotor (16) nach radial außen weisenden Südpol (S) und einem benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Südpol (S) auf der radialen Innenseite des Rotors (16) zumindest ein Teilbereich (T1) eines Bereichs (B1) ausgenommen ist, der außerhalb dieser magnetischen gekrümmten Feldlinien (23) oder in einem Bereich mit nur wenigen Feldlinien (23) gelegen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit zumindest einem Elektromotor, wobei der Elektromotor einen Stator und einen Halbach- magnetisierten, d.h. einer Halbach-Magnetisierung ausgesetzten, im wesentlichen zylindermantelförmigen und eine Welle umgreifenden Rotor umfasst, der mehrere in Richtung zur Welle nach radial innen bzw. mehrere nach radial außen weisende magnetische Nordpole und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial innen bzw. nach radial außen weisende magnetische Südpole umfasst, wobei jeweils zwischen einem magnetisch zu einem radialen Rand weisenden Nordpol und einem magnetisch zu demselben radialen Rand weisenden Südpol gekrümmte magnetische Feldlinien verlaufen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 6.
Derartige Elektromotoren finden beispielsweise bei wasserführenden elektrischen Haushaltsgeräten, wie etwa Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Trocknern, Anwendung. Sie können hier etwa als Antriebe für Pumpen dienen, die zum Abpumpen und/oder Umwälzen von Flüssigkeiten vorgesehen sind. Insbesondere werden dabei wegen der hohen Zuverlässigkeit sogenannte Spaltrohrpumpen eingesetzt, bei denen sich der rotierende Teil des Pumpenmotors, der Rotor, im zu fördernden flüssigen Medium befindet. Der drehende Rotor kann insbesondere als sogenannter Innenläufer realisiert sein. Er ist dann weiter innen - vorzugsweise in einem flüssigkeitsgefüllten Spaltrohr - als der - vorzugsweise außerhalb des Spaltrohrs - feststehend angeordnete, ihn konzentrisch umgebende, Stator des Innenläufer- Elektromotors angeordnet. Ebenso sind sogenannte Außenläufer- Elektromotoren bekannt, bei denen jeweils der Rotor - von einer zentralen Motorwelle aus gesehen - radial weiter außen als der in ihm feststehend angeordnete Stator liegt und diesen konzentrisch umgibt.
Ein Außenläufer ist zum Beispiel aus der DE 66 000235 U bekannt.
Weiter ist es bekannt, einen solchen Rotor mit einer Halbach- Magnetisierung zu versehen, so dass eine hohe Effizienz erreichbar ist und gleichzeitig ein magnetischer Rückschluss durch einen separaten Körper, etwa einen den Rotor umgebenden Eisenring, nicht erforderlich ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Masse und/oder den im Haushaltsgerät benötigten Bauraum für derartige Elektromotoren zu verringern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 6. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung wird auf die Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 25 verwiesen.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät nach Anspruch 1 weist zumindest einen Elektromotor auf, der einen Halbach- magnetisierten, d.h. einer Halbach-Magnetisierung ausgesetzten, und im wesentlichen zylindermantelförmigen und eine Welle umgreifenden Rotor umfasst. Der Rotor umfasst mehrere in Richtung zur Welle nach radial innen weisende magnetische Nordpole und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial innen weisenden magnetischen Südpolen. Dabei verlaufen jeweils zwischen einem magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol und einem in Umfangsrichtung betrachtet benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Südpol gekrümmte magnetische Feldlinien. Bezüglich der Umfangsrichtung des Rotors zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial innen weisenden Nordpol und einem (in Umfangsrichtung betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol und/oder bezüglich der Umfangsrichtung zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial innen weisenden Südpol und einem (in Umfangsrichtung betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Südpol ist auf der radialen Außenseite des im Querschnitt im Wesentlichen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Rotors zumindest ein Teil eines Bereichs ausgenommen bzw. ausgespart, der außerhalb dieser gekrümmten magnetischen Feldlinien oder in einem Bereich mit wenigen Feldlinien gelegen ist. Es sind dort also partielle Ausnehmungen bzw. Aussparungen im Magnetmaterial des Rotors möglich. Dadurch können dessen Ausmaße und dessen Masse verkleinert werden. Der Aufwand an Rotormaterial ist somit verringert.
Ein solcher Halbach- magnetisierter, räumlich betrachtet im Wesentlichen kreiszylinderförmiger (Außenläufer-) Rotor ist in einer Schnittebene vertikal bzw. rechtwinklig zu seiner zentralen Rotationsachse, d.h. in axialer Richtung bzw. im Querschnitt betrachtet, vorzugsweise im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Dieser Kreisring des Rotors weist von seinem Zentrum aus betrachtet einen radial weiter innen liegenden inneren, kreisförmigen Ringrand (Innenrand) mit einem Innenradius und konzentrisch dazu weiter außen einen äußeren, kreisförmigen Ringrand (Außenrand) mit einem Außenradius auf. Der Außenradius ist dabei größer als der Innenradius. Zwischen diesen beiden konzentrischen Ringrändern weist der Kreisring des Rotors in radialer Richtung betrachtet eine radiale Dicke auf, die sich aus der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius ergibt. In Umfangsrichtung betrachtet folgen entlang dem Innenrand oder entlang einer Innenrandzone jeweils vorzugsweise mit im Wesentlichen demselben, vorgegebenen Umfangswinkel voneinander beabstandet die Nordpole und Südpole abwechselnd aufeinander. Rings um den Umfang des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Rotors ergibt sich also folgende Abfolge von Polen: z.B. beginnend mit einem Nordpol, dann Südpol, Nordpol, Südpol, usw..... , oder beginnend mit einem Südpol, dann Nordpol, Südpol, Nordpol, usw..... Zwischen, vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des erfindungsgemäßen Rotors zwischen, zwei in Umfangsrichtung benachbarten, magnetisch radial nach innen weisenden Nordpolen ist ein magnetisch radial nach innen weisender Südpol vorhanden. Umgekehrt ist zwischen, vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des erfindungsgemäßen (Außenläufer-) Rotors zwischen, zwei in Umfangsrichtung benachbarten, magnetisch radial nach innen weisenden Südpolen ein magnetisch radial nach innen weisender Nordpol vorhanden. Vom jeweiligen Nordpol, der am Innenrand oder in einer Innenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vorhanden bzw. diesem oder dieser zugeordnet ist, zu einem in Umfangsrichtung benachbarten Südpol, der am Innenrand oder in einer Innenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vorhanden bzw. diesem oder dieser zugeordnet ist, verlaufen Magnetfeldlinien innerhalb des magnetischen Rotormaterials, das vom Innenrand und vom um die radiale Dicke radial nach außen versetzten Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors begrenzt ist, vorzugsweise jeweils auf nach außen gewölbten, d.h. konvexen, bogenförmigen Kurvenbahnen, insbesondere Kreisbögenabschnitten. Zwischen, vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. im Bereich der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Rotors zwischen, je zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nordpolen und/oder zwischen, vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. im Bereich der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Rotors zwischen, je zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Südpolen liegt jeweils ein vom magnetischen Rotormaterial ausgesparter bzw. ausgenommener Teilbereich. Dabei liegt dieser jeweilig vom magnetischen Rotormaterial ausgenommene Teilbereich, d.h. die rotormaterialfreie Aussparung bzw. Materialausnehmung, am Außenrand oder in einer Außenrandzone des (Außenläufer-) Rotors dem Innenrand oder der Innenrandzone des Rotor- Kreisrings mit den sich dort in Umfangsrichtung betrachtet abwechselnden Nordpolen und Südpolen gegenüber, und ist bezüglich des kreisförmigen Außenrands des Rotor- Kreisrings vorzugsweise randoffen ausgebildet. Wäre die jeweilige Aussparung mit magnetischem Rotormaterial gefüllt, so würden dort in diesem insbesondere diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach außen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen, nach radial innen weisenden Nordpol zum in Umfangsrichtung jeweilig benachbarten, nach radial innen weisenden Südpol führen, aus dem Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors nach außen in die Luft heraustreten würden, dann außerhalb des Außenrands des Rotor-Kreisrings entlang Teilstrecken ihrer Bogenabschnitte, insbesondere Kreisbögenabschnitte, durch die Luft führen und dann wieder nach innen zurück in das magnetische Rotormaterial des Rotor- Kreisrings eintreten würden. Es bleiben vorzugsweise ein oder mehrere derjenigen Bereiche, insbesondere alle Bereiche, des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vom magnetischen Rotormaterial teilweise oder ganz ausgespart, in denen jeweils diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach außen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen nach radial innen weisenden Nordpol zum in Umfangsrichtung jeweilig benachbarten, nach radial innen weisenden Südpol führen, nicht vollständig, d.h. nicht durchgängig, im Rotormaterial zwischen dem Innenrand und dem Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors geführt sind, sondern jeweils eine Luftstrecke außerhalb des Außenrands des Rotor- Kreisrings durchlaufen und dadurch hinsichtlich ihrer Magnetfeldstärke abgeschwächt sind.
Somit kann Magnetmaterial enthaltendes Rotormaterial, d.h. magnetisches Rotormaterial, eingespart und die Masse des erfindungsgemäßen Rotors verringert werden. Der erfindungsgemäße Rotor wird durch das weggelassene magnetische Rotormaterial also gewichtsmäßig leichter. Dadurch wird die Belastung bzw. die mechanische Beanspruchung auf die ein oder mehreren Lager, die für den Rotor vorgesehen sind, reduziert. Außerdem wird aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmoments des erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors dessen Unwuchtverhalten - insbesondere bei hohen oder wechselnden Drehzahlen des erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors - verbessert.
Auf diese Weise kann der so gebildete Elektromotor ein sogenannter Außenläufer sein, bei dem der erfindungsgemäß ausgebildete Rotor insbesondere außerhalb eines radial weiter innen liegenden Stators angeordnet ist.
Der erfindungsgemäße Rotor ist insbesondere für über einen großen Bereich variierende Drehzahlen und/oder für hohe Drehzahlen des Elektromotors während dessen Betrieb günstig. Beispielsweise kann mit einem solchen Elektromotor das Pumpenrad bzw. Flügelrad einer Flüssigkeitspumpe mit variierenden bzw. sich ändernden Drehzahlen in einem Drehzahlbereich zwischen 1500 - 7000 Umdrehungen pro Minute, oder das Lüfterrad eines Lüfters bzw. Gebläses mit veränderlichen Drehzahlen in einem Drehzahlbereich zwischen 2000 - 8000 Umdrehungen pro Minute problemlos betrieben werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Aussparungen im Rotormaterial teilweise oder ganz frei bleiben.
Besonders günstig können die ausgenommenen Teilbereiche aber zum Eingriff von Mitnehmern einer von der Drehung des Rotors mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa eines Lüfterrads eines Lüfters und/oder eines Pumpenrads einer Flüssigkeitspumpe dienen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung greifen also in die ausgenommenen Teilbereiche Mitnehmer einer von der Drehung des Rotors mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa eines Lüfterrads und/oder eines Pumpenrads ein. Damit kann eine hohe Integration zwischen Elektromotor und der bewegten Funktionseinheit erreicht werden, was den Materialaufwand und den benötigten Bauraum weiter verringert. Vorzugsweise sind die Mitnehmer aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere durch Kunststoffspritzgießen, in ein oder mehrere der, insbesondere in alle, ausgesparten bzw. ausgenommenen Teilbereiche eingebracht. Die Masse des Kunststoffmaterials des jeweiligen Mitnehmers ist vorzugsweise geringer als die Masse des magnetischen Rotormaterials, das in der jeweiligen Aussparung bzw. Ausnehmung des Außenläufer- Rotors durch das Kunststoffmaterial des Mitnehmers ersetzt ist. Somit kann hier gegenüber dem Kunststoffmaterial des jeweiligen Mitnehmers üblicherweise schwereres und teureres, Magnetmaterial enthaltendes Rotormaterial, d.h. Rotor-Magnetmaterial, eingespart und die Masse des erfindungsgemäßen Rotors verringert werden. Der erfindungsgemäße Rotor wird dadurch, dass das an den ausgenommenen bzw. ausgesparten Teilbereichen weggelassene, Magnetmaterial enthaltende Rotormaterial teilweise oder vollständig durch gegenüber diesem leichteres Kunststoffmaterial ersetzt bzw. ausgetauscht ist, leichter. Es ergeben sich somit auch hier die oben aufgeführten Vorteile: Die Belastung bzw. die mechanische Beanspruchung auf die ein oder mehreren Lager, die für den Rotor vorgesehen sind, wird reduziert. Außerdem wird aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmoments des Rotors dessen Unwuchtverhalten verbessert.
Sofern sich sowohl zwischen jedem nach radial innen weisenden Nordpol und dem benachbarten radial nach innen weisenden Nordpol als auch zwischen jedem nach radial innen weisenden Südpol und dem benachbarten radial nach innen weisenden Südpol außenseitig ein ausgenommener Teilbereich befindet, ist damit eine maximal große Zahl von Ausnehmungen außerhalb magnetisch erforderlicher Bereiche des Halbachmagnetisierten Rotormaterials ermöglicht. Die Masseeinsparung an Rotormaterial kann damit optimiert werden.
In der Ausbildung nach Anspruch 6 kann dadurch, dass im bezüglich der Umfangsrichtung des Rotors zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial außen weisenden Nordpol und einem (in Umfangsrichtung betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol und/oder zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial außen weisenden Südpol und einem (in Umfangsrichtung betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Südpol auf der radialen Innenseite des Rotors ein Teil eines Bereichs ausgenommen ist, der außerhalb dieser magnetischen gekrümmten Feldlinien oder in einem Bereich mit nur wenigen Feldlinien gelegen ist, auf der Innenseite des im Querschnitt im Wesentlichen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Rotors eine Materialeinsparung erreicht werden. Damit ergeben sich für diesen Innenläufer- Rotor die weiter oben für den Außenläufer- Rotor aufgezeigten technischen Vorteile in entsprechender Weise.
Ein solcher Halbach- magnetisierter, räumlich betrachtet im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Rotor ist in einer Schnittebene vertikal zu seiner zentralen Rotationsachse, d.h. in axialer Richtung bzw. im Querschnitt betrachtet, vorzugsweise im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Dieser Kreisring des Rotors weist von seinem Zentrum aus betrachtet einen radial weiter innen liegenden inneren, kreisförmigen Ringrand (Innenrand) mit einem Innenradius und konzentrisch dazu weiter außen einen äußeren, kreisförmigen Ringrand (Außenrand) mit einem Außenradius auf. Der Außenradius ist dabei größer als der Innenradius. Zwischen diesen beiden konzentrischen Ringrändern weist der Kreisring des Rotors in radialer Richtung betrachtet eine radiale Dicke auf, die sich aus der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius ergibt. In Umfangsrichtung betrachtet folgen entlang dem Außenrand oder entlang einer Außenrandzone jeweils vorzugsweise mit im Wesentlichen demselben, vorgegebenen Umfangswinkel voneinander beabstandet die Nordpole und Südpole abwechselnd aufeinander. Rings um den im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Rotor ergibt sich entlang dessen Außenrand oder dessen Außenrandzone also folgende Abfolge von Polen: z.B. beginnend mit einem Nordpol, dann Südpol, dann Nordpol, Südpol, usw..... , oder beginnend mit einem Südpol, dann Nordpol, Südpol, Nordpol, usw. Zwischen, vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des Außenläufer- Rotors zwischen, zwei in Umfangsrichtung benachbarten magnetisch radial nach außen weisenden Nordpolen ist ein magnetisch radial nach außen weisender Südpol vorhanden. Umgekehrt ist zwischen, vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des Außenläufer- Rotors zwischen, zwei in Umfangsrichtung benachbarten magnetisch radial nach außen weisenden Südpolen ein magnetisch radial nach außen weisender Nordpol vorhanden. Vom jeweiligen Nordpol, der am Außenrand oder in einer Außenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vorhanden ist, zu einem in Umfangsrichtung benachbarten Südpol, der am Außenrand oder in einer Außenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vorhanden bzw. diesem oder dieser zugeordnet ist, verlaufen durch die Halbach-Magnetisierung somit Magnetfeldlinien innerhalb des Rotormaterials, das vom Außenrand und vom um die radiale Dicke radial nach innen versetzten Innenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors begrenzt ist, vorzugsweise jeweils auf nach innen gewölbten, d.h. konkaven, bogenförmigen Kurvenbahnen, insbesondere Kreisbögenabschnitten. Zwischen, vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. im Bereich der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Innenläufer- Rotors zwischen, je zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nordpolen und/oder zwischen, vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. im Bereich der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Innenläufer- Rotors zwischen, je zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Südpolen liegt jeweils ein vom magnetischen Rotormaterial ausgesparter bzw. ausgenommener Teilbereich. Dabei liegt dieser jeweilig vom magnetischen Rotormaterial ausgenommene Teilbereich, d.h. die rotormaterialfreie Aussparung bzw. Materialausnehmung, am Innenrand oder in einer Innenrandzone des Kreisrings des Innenläufer- Rotors den sich an dessen Außenrand oder in dessen Außenrandzone in Umfangsrichtung betrachtet abwechselnden Nordpolen und Südpolen gegenüber, und ist bezüglich des kreisförmigen Innenrands des Rotor-Kreisrings vorzugsweise randoffen ausgebildet. Wäre die jeweilige Aussparung mit magnetischem Rotormaterial gefüllt, so würden dort in diesem insbesondere diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach innen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen, nach radial außen weisenden Nordpol zum in Umfangsrichtung jeweilig benachbarten, nach radial außen weisenden Südpol führen, aus dem kreisförmigen Innenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Innenläufer- Rotors nach innen in dessen Zentrumsbereich, in der vorzugsweise die Antriebswelle des Elektromotors angeordnet ist, hineintreten, dann radial innerhalb des Innenrands des Rotor- Kreisrings entlang Teilstrecken ihrer Bogenabschnitte, insbesondere Kreisbögenabschnitte, durch den Zentrumsbereich des Innenläufer- Rotors führen und schließlich wieder zurück nach außen in das magnetische Rotormaterial des Rotor- Kreisrings eintreten. Es bleiben vorzugsweise ein oder mehrere derjenigen Bereiche, insbesondere alle Bereiche, des im Querschnitt kreisringförmigen Innenläufer-Rotors vom magnetischen Rotormaterial teilweise oder ganz ausgespart, in denen jeweils diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach innen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen nach radial außen weisenden Nordpol zum in Umfangsrichtung jeweilig benachbarten, nach radial außen weisenden Südpol führen, nicht vollständig, d.h. nicht durchgängig, im Rotormaterial zwischen dem Innenrand und dem Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors geführt sind, sondern jeweils eine Teilstrecke radial innerhalb des Innenrands des Rotor- Kreisrings durchlaufen.
Auf diese Weise kann der Elektromotor ein sogenannter Innenläufer sein, bei dem der Rotor vorzugsweise innerhalb eines radial weiter außen liegenden Stators angeordnet ist. Somit kann Magnetmaterial enthaltendes Rotormaterial, d.h. magnetisches Rotormaterial, auch bei diesem Innenläufer- Rotor eingespart und die Masse des erfindungsgemäßen Rotors verringert werden. Der erfindungsgemäße Innenläufer- Rotor wird durch das weggelassene magnetische Rotormaterial also gewichtsmäßig leichter. Dadurch wird die Belastung bzw. die mechanische Beanspruchung auf die ein oder mehreren Lager, die für den Rotor vorgesehen sind, reduziert. Außerdem wird aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmoments des erfindungsgemäß ausgebildeten Innenläufer- Rotors dessen Unwuchtverhalten - insbesondere bei hohen oder wechselnden Drehzahlen des erfindungsgemäß ausgebildeten Innenläufer- Rotors - verbessert.
Auch hier können für eine hohe Integration die ausgenommenen Teilbereiche zum Eingriff von Mitnehmern einer von der Drehung des Rotors mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa einer zentralen Welle dienen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung greifen also in die ausgenommenen Teilbereiche Mitnehmer einer von der Drehung des Rotors mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa einer zentralen Welle ein. Damit ergeben sich für einen derart ausgebildeten Innenläufer- Rotor die weiter oben für den Außenläufer- Rotor aufgezeigten technischen Vorteile in entsprechender Weise. Besonders günstig kann es sein, wenn die Welle aus Kunststoff hergestellt ist oder eine äußere Kunststoffschicht aufweist, und an ihrem Außenmantel, insbesondere durch Kunststoff- Spritzgießen, angeformte Kunststoff- Mitnehmer aufweist, die in die vom Innenrand her zugänglichen, ausgenommenen bzw. ausgesparten Teilbereiche des Innenläufer- Rotors eingreifen. Dadurch ist insbesondere eine formschlüssige und materialschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Innenläufer- Rotor herstellbar.
Die Anzahl der ausgenommenen Teilbereiche kann auch hier optimiert werden, wenn sich sowohl zwischen jedem nach radial außen weisenden Nordpol und dem benachbarten radial nach außen weisenden Nordpol als auch zwischen jedem nach radial außen weisenden Südpol und dem benachbarten radial nach außen weisenden Südpol innenseitig ein ausgenommener Teilbereich befindet.
Für jede der genannten Ausführungen ist es günstig, wenn die ausgenommenen Teilbereiche sämtlich gleichartig ausgebildet sind.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es insbesondere günstig sein, wenn die ausgenommenen Teilbereiche - in axialer Richtung gesehen - komplementär zur jeweiligen Querschnittsform der Mitnehmer ausgebildet sind. Die Außenkontur des jeweiligen Mitnehmers ist somit vorzugsweise an die Innenkontur der ihm jeweilig zugeordneten Aussparung, d.h. des ihm jeweilig zugeordneten, ausgenommenen Teilbereichs im Rotormaterial, angepasst. Dadurch kontaktiert die Außenkonturfläche des jeweiligen Mitnehmers vorzugsweise die gesamte Innenkonturfläche der ihm jeweilig zugeordneten Aussparung im Rotormaterial. Dies ist günstig insbesondere für die Herstellung einer formschlüssigen und/oder materialschlüssigen Verbindung zwischen dem jeweiligen Mitnehmer und dem Rotor.
Für einen formschlüssigen Eingriff des jeweiligen Mitnehmers in der ihm jeweilig zugeordneten Aussparung des Rotormaterials kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die ausgenommenen Teilbereiche des Rotors jeweils zumindest eine Hinterschneidung aufweisen.
Wenn die eingreifenden Mitnehmer im Querschnitt betrachtet insbesondere jeweils eine Schwalbenschwanzform, eine T- Form, eine Teilkreisform, oder eine sonstige Querschnittsform aufweisen, die entlang ihrer Erstreckung vom Rand des Rotors zum Nutgrund, d.h. bei einem Außenläufer- Rotor vom kreiszylindrischen Außenmantel radial nach innen zum Nutgrund, oder bei einem Innenläufer- Rotor vom kreiszylindrischen Innenmantel radial nach außen zum Nutgrund, des jeweilig ausgenommenen Teilbereichs hinein betrachtet an mindestens einer Stelle breiter als im Bereich des Rands des Rotors ist und die ausgenommenen Teilbereiche - in axialer Richtung gesehen - komplementär hierzu ausgebildet sind, kann eine Kraftübertragung vom Rotor auf die Mitnehmer in Umfangsrichtung sehr effektiv und ohne Schlupfgefahr stattfinden. Zudem ist einem radialen Herauslösen des jeweiligen Mitnehmers aus der ihm jeweilig zugeordneten Aussparung im Rotormaterial - insbesondere im Fall eines Außenläufer- Rotors - aufgrund auftretender Fliehkräfte entgegengewirkt.
Besonders preisgünstig kann der räumlich betrachtet im Wesentlichen kreiszylindermantelförmige und im Querschnitt (d.h. in einer Schnittebene senkrecht zur Rotationsachse) betrachtet kreisringförmige Rotor mit den ausgenommenen Teilbereichen in einem einzigen Herstellungsschritt gebildet sein.
Dabei kann insgesamt eine Materialeinheitlichkeit bestehen, zum Beispiel indem der Rotor einen gesinterten Ferritkörper bildet.
Als Rotormaterial zur Herstellung eines materialeinheitlichen Rotors, insbesondere in einem Spritzgussverfahren, kann alternativ dazu insbesondere eine Kunststoffmatrix mit eingebrachten Neodym-Partikeln oder sonstigen Magnetpartikeln, oder verallgemeinert kunststoffgebundenes Magnetmaterial, günstig sein.
Besonders vorteilhaft ist der Rotor aus einem Plastoferritmaterial gebildet, insbesondere in einem Spritzgussverfahren. Dieses Verfahren ist preisgünstig auch in Großserie durchführbar. Das Gewicht eines solchen Rotors ist sehr gering. Das Ausgangsmaterial für den Plastoferriten kann vorzugsweise ein Gemisch aus Kunststoff wie z.B. Polyamid und/oder PPS (oder ein sonstiger Thermoplast) und Ferritpulver sein.
So können besonders vorteilhaft und schnell der Rotor und die in die ausgenommenen Teilbereiche eingreifenden Mitnehmer in einem 2K-Verfahren hergestellt sein, so dass nur ein Arbeitsschritt für die Fertigung nötig ist.
Sehr vorteilhaft nehmen die ausgenommenen Teilbereiche mindestens die Hälfte der von den magnetischen Feldlinien frei belassenen Bereiche ein. Dadurch ist die Materialeinsparung besonders hoch. Es ergeben sich sehr leichte Rotoren.
Sofern die von den magnetischen Feldlinien frei belassenen Bereiche jeweils im Querschnitt die Form eines Dreiecks mit gekrümmten Seiten aufweisen, kann so eine Anpassung der jeweiligen Aussparung im Rotormaterial an den Verlauf der gekrümmt verlaufenden magnetischen Feldlinien erfolgen. Die Materialausnehmungen können so maximal groß sein, ohne die magnetischen Eigenschaften zu stören.
Sehr günstig ist das Haushaltsgerät wasserführend und umfasst zumindest eine Pumpe, die von einem Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 23 antreibbar ist.
Wenn der Rotor des Elektromotors über seinen Verlauf (in Umfangsrichtung betrachtet) eine Anordnung von mindestens sechs magnetischen Polen umfasst, die eine Halbach-Magnetisierung aufweisen, ist eine hohe Polzahl erreicht, so dass sich leicht eine für einen guten Wirkungsgrad günstige hohe Drehzahl erreichen lässt. Dadurch, dass der Rotor frei von einem gesonderten Körper für einen magnetischen Rückschluss ist, kann der Rotor einen geringen Materialeinsatz erfordern und zudem ein nur sehr kleines Trägheitsmoment aufweisen. Durch einen Verzicht auf einen äußeren Ring oder eine ähnliche Baueinheit für den magnetischen Rückschluss bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Außenläufer- Rotor kann zudem der Außendurchmesser eines solchen Elektromotors sehr klein gehalten werden, was den Raumbedarf verringert. Entsprechend kann bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Innenläufer- Rotor ein magnetischer Rückschlussring oder eine ähnliche Baueinheit für den magnetischen Rückschluss innen weggelassen werden, was ebenfalls den Durchmesser des Elektromotors verkleinert.
Wenn der Rotor zumindest acht magnetische Pole umfasst, kann der Wirkungsgrad besonders hoch sein. Auch zehn, zwölf oder noch mehr Pole sind am Rotor möglich.
Günstig kann die Pumpe, die den erfindungsgemäßen Elektromotor umfasst, eine Laugen- bzw. Entleerungspumpe sein und dennoch einen sehr kleinen Außendurchmesser von weniger als 45 Millimetern aufweisen
Vorteilhaft kann die Pumpe auch eine Umwälzpumpe für Wasser, das ggf. mit Spül- oder Klarspül- und/oder Trocknungsmittel versetzt ist, sein, die einen sehr kleinen Außendurchmesser von weniger als 55 Millimetern aufweist.
Für ein minimiertes Trägheitsmoment und gleichzeitig einen optimierten Materialeinsatz sowie einen geringen Durchmesser kann der Rotor gänzlich frei von einer äußeren, ihn stabilisierenden und/oder schützenden Umhüllung sein.
Der Rotor kann einen integral einstückigen Körper ausbilden, zum Beispiel einen einfach zu fertigenden und leichten Kunststoffkörper mit eingelagerten Metallteilchen, etwa aus Neodym oder Eisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es günstig sein, wenn der Rotor des erfindungsgemäß ausgebildeten Elektromotors aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial, insbesondere Plastoferritmaterial, bevorzugt mittels eines Kunststoffspritzverfahrens, hergestellt ist, und die Mitnehmer aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere durch ein Kunststoffspritzverfahren, hergestellt sind, insbesondere derart, dass sie die ausgenommenen Teilbereiche bzw. Aussparungen im Rotor teilweise oder vollständig formschlüssig ausfüllen und dort mit dem Rotormaterial stoffschlüssig bzw. materialinnig verbunden sind. Dafür kann insbesondere ein 2K-Kunststoffverfahren günstig sein.
Insbesondere kann die Pumpe auch eine Heizpumpe sein, die gleichzeitig neben der Förderung von Flüssigkeit diese auch erwärmen kann, so dass integral und ohne zusätzlichen Bauraumbedarf eine Doppelfunktion erreicht ist.
Fertigungstechnisch besonders günstig bildet der Rotor insbesondere einen integral einheitlichen Körper aus magnetisierbarem Metall wie z.B. Ferrit. Der räumlich betrachtet kreiszylinderförmige Rotor lässt sich vorzugsweise durch Pressen und Sintern dieses Materials herstellen.
Alternativ lässt sich ein einheitlicher Rotorkörper, insbesondere in einem Spritzgussverfahren, aus einem Plastoferrit oder aus einer Matrix, insbesondere Kunststoffmatrix, herstellen, in der Partikel aus magnetisierbarem Metall wie z.B. Ferritpartikel, oder Magnetpartikel wie z.B. Neodym -Partikeln eingelagert sind. Verallgemeinert ist ein kunststoffgebundenes Magnetmaterial für die Herstellung eines einheitlichen Rotorkörpers, insbesondere durch Spritzgießen, günstig.
Insbesondere kann ein Haushaltsgerät, das mit einer oder mehreren elektrisch angetriebenen Pumpen ausgestattet ist, eine Geschirrspülmaschine, insbesondere Haushaltsgeschirrspülmaschine, sein. Dabei sind Leistungen des jeweiligen Elektromotors insbesondere von 25 bis 100 Watt typisch, wenn die zumindest eine Pumpe zum Umwälzen und/oder Abpumpen von ggf. mit Reinigungs-, Klarspül- und/oder Trocknungsmittel versetztem Wasser dient, wobei der Rotor der zumindest einen Pumpe vorzugsweise selbst in dieser Flüssigkeit läuft. Häufig sind in einem solchen Haushaltsgerät eine Umwälzpumpe für den Umlauf und eine separate Laugenpumpe zum Abpumpen von Flüssigkeit vorgesehen. Bei einem solchen Gerät kann durch die Erfindung zur Effizienzverbesserung beispielsweise die Drehzahl der jeweiligen Flüssigkeitspumpe von bisher 4300 auf etwa 5000 und mehr Umdrehungen pro Minute gesteigert werden - bei gleichzeitig verringertem Außendurchmesser der jeweiligen Pumpe.
Ein Elektromotor mit einem erfindungsgemäßen Rotor kann in vorteilhafter Weise auch dem Antrieb eines Lüfters dienen, der insbesondere Komponente eines Haushaltsgeräts ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung die vorstehend erläuterten Elektromotoren mit erfindungsgemäß ausgebildeten Außenläufer- Rotoren oder Innenläufer- Rotoren an sich.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung und deren vorteilhaften Weiterbildungen ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1 eine schematische perspektivische Ansicht von schräg vorne einer Ausführungsform eines wasserführenden Haushaltsgeräts, hier beispielhaft einer Haushaltsgeschirrspülmaschine mit einer vorderseitigen Tür,
2 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Pumpe der Haushaltsgeschirrspülmaschine von 1,
3 eine Ansicht in axialer Richtung auf einen Rotor eines Außenläufers und dessen schematisch eingezeichnete magnetische Feldlinien,
4 eine Ansicht in axialer Richtung auf einen Rotor eines Innenläufers und dessen schematisch eingezeichnete magnetische Feldlinien,
5 eine schematische Ansicht von Materialausnehmungen in drei verschiedenen Formgebungen, wiederum in axialer Richtung gesehen,
6 eine integrierte Baueinheit aus Rotor des Elektromotors und einem Laufrad eines Lüfters oder einer Pumpe in perspektivischer Ansicht,
7 eine ähnliche Ansicht wie 6, jedoch von der Rückseite her gesehen, wobei hinterschnittene Ausnehmungen aus dem Rotor und eingreifende Mitnehmer des Laufrads sichtbar werden.

Das in 1 schematisch dargestellte Haushaltsgerät ist hier beispielhaft eine Haushaltsgeschirrspülmaschine. Sie weist als Bestandteil eines teilweise nach außen offenen oder geschlossenen Gerätekörpers 5 einen Spülbehälter 2 zur Aufnahme von zu bearbeitendem Spülgut wie Geschirr, Töpfen, Bestecken, Gläsern, Kochutensilien u. ä. auf. Das Spülgut kann dabei zum Beispiel in Geschirrkörben 11 und/oder einer Besteckschublade 10 halterbar und dabei von sogenannter Spülflotte beaufschlagbar sein. Als Spülflotte wird dabei frisches oder insbesondere im Betrieb umlaufendes Wasser mit oder ohne Reinigungsmittel und/oder Klarspülmittel und/oder Trocknungsmittel verstanden. Der Spülbehälter 2 kann einen zumindest im wesentlichen rechteckigen Grundriss mit einer in Betriebsstellung einem Benutzer zugewandten Vorderseite V aufweisen. Diese Vorderseite V kann dabei einen Teil einer Küchenfront aus nebeneinander stehenden Küchenmöbeln bilden oder bei einem allein stehenden Gerät auch ohne Bezug zu weiteren Möbeln sein. Von der Vorderseite V aus erstreckt sich die Geschirrspülmaschine in Querrichtung Q nach links und rechts. In Querrichtung Q hat die Haushaltsgeschirrspülmaschine 1 häufig eine Erstreckung von 45, 50 oder 60 Zentimetern. In Tiefenrichtung von der Vorderseite V nach hinten liegt die Erstreckung häufig ebenfalls bei etwa 60 Zentimetern. Die Werte sind nicht zwingend.
Der Spülbehälter 2 ist insbesondere an dieser Vorderseite V von einer Tür 3 verschließbar. Diese Tür 3 ist in 1 in teilweise geöffneter und dann schräg zur Vertikalen stehenden Stellung gezeigt. In ihrer Schließstellung steht sie hingegen aufrecht und ist gemäß der Zeichnung zu ihrer Öffnung um eine untere Horizontalachse nach vorne und unten in Richtung des Pfeils 4 aufschwenkbar, so dass sie in vollständig geöffneter Stellung zumindest nahezu horizontal liegt.
An ihrer in Schließstellung vertikalen, dem Benutzer zugewandten Außen- und Vorderseite V kann die Tür 3 mit einer Dekorplatte 6 versehen sein, um damit eine optische und/oder haptische Aufwertung und/oder eine Anpassung an umliegende Küchenmöbel zu erfahren.
Das Haushaltsgerät 1, hier die Haushaltsgeschirrspülmaschine, ist als allein stehendes oder als sog. teilintegriertes oder auch als voll integriertes Gerät ausgebildet. Im letztgenannten Fall kann der Gerätekörper 5 auch im Wesentlichen mit den Außenwandungen des Spülbehälters 2 abschließen. Ein diesen außen umgebendes Gehäuse kann dann entbehrlich sein.
Der beweglichen Tür 3 ist hier im Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung in ihrem oberen Bereich eine in Querrichtung Q der Haushaltsgeschirrspülmaschine erstreckte Bedienblende 8 zugeordnet, die eine von der Vorderseite V zugängliche Eingriffsöffnung 7 zum manuellen Öffnen und/oder Schließen der Tür 3 umfassen kann.
Im unteren Bereich der Haushaltsgeschirrspülmaschine kann sich ein Sockel 12 zur Aufnahme von Funktionselementen wie etwa einer umwälzenden Pumpe (Umwälzpumpe), die gleichzeitig auch eine Heizpumpe ausbilden kann, jedoch nicht muss, und/oder einer ableitenden bzw. entleerenden Pumpe (Entleerungspumpe) befinden. In die jeweilige Pumpe 13 ist ein antreibender Elektromotor 14 integriert.
Auch andere Haushaltsgeräte 1 wie etwa Waschmaschinen oder Wäschetrockner oder Öfen mit Drehspießen oder mit Heißluftgebläsen können mit einem oder mehreren derartigen Elektromotoren für mechanische Drehbewegungen und/oder für Flüssigkeitsförderung und/oder für andere Zwecke versehen sein.
Gemäß 2 ist der Elektromotor 14 derart in die Pumpe 13 integriert, dass er einen in einem zu fördernden flüssigen Medium, das durch ggf. mit Reinigungs-, Klarspül- und/oder Trocknungsmittel versetztes Wasser gebildet sein kann, drehgelagerten Rotor 15 umfasst.
Der in 2 gezeichnete Rotor 15 des Pumpenmotors 14 ist mittels einer Welle 18 um einen radial weiter innen liegenden Stator 19 drehbar. Hier handelt es sich also um einen Außenläufer, was für die Erfindung nicht zwingend ist. Auch ein Innenläufer ist alternativ möglich. Der Rotor 16 eines solchen Innenläufers ist als Einzelteildarstellung in 4 mit seiner aufgeprägten Magnetisierung gezeigt.
Wie aus den unterschiedlichen Blickrichtungen aus den 2 und 3 sichtbar ist, ist der Außenläufer- Rotor 15 einer Halbach-Magnetisierung ausgesetzt, d.h. Halbachmagnetisiert, und bildet in seiner Gesamtheit eine im Wesentlichen kreiszylindermantelförmige und eine Welle 18 umgreifende Gestalt aus.
Der Rotor 15 des Außenläufers umfasst mehrere in Richtung zur Welle nach radial innen weisende magnetische Nordpole N und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial innen weisenden magnetischen Südpolen S. Ein solcher Halbach- magnetisierter, räumlich betrachtet im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Rotor ist in einer Schnittebene vertikal bzw. senkrecht zu seiner zentralen Rotationsachse, d.h. in axialer Richtung bzw. im Querschnitt betrachtet, vorzugsweise im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Dieser Kreisring des Rotors 15 weist von seinem Zentrum aus betrachtet einen radial weiter innen liegenden inneren, kreisförmigen Ringrand (Innenrand) mit einem Innenradius r1 und konzentrisch dazu weiter außen einen äußeren, kreisförmigen Ringrand (Außenrand) mit einem Außenradius r2 auf. Der Außenradius r2 ist dabei größer als der Innenradius r1. Zwischen diesen beiden konzentrischen Ringrändern weist der Kreisring des Rotors in radialer Richtung betrachtet somit eine radiale Dicke auf, die sich aus der Differenz zwischen dem Außenradius r2 und dem Innenradius r1 ergibt. In Umfangsrichtung betrachtet folgen jeweils vorzugsweise mit im Wesentlichen demselben, vorgegebenen Umfangswinkel voneinander beabstandet die Nordpole N und Südpole S abwechselnd aufeinander. Rings um den im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Rotor ergibt sich also folgende Abfolge von Polen: z.B. beginnend mit einem Nordpol, dann Südpol, Nordpol, Südpol, usw..... , oder beginnend mit einem Südpol, dann Nordpol, Südpol, Nordpol, usw.... Dabei verlaufen jeweils zwischen einem magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol N und einem (in Umfangsrichtung betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Südpol S gekrümmte magnetische Feldlinien 17, die nach außen gewölbte Abschnitte - hier vorzugsweise Kreisbogenabschnitte - aufweisen. Diese sind in der 3 nur in einem Sektor des Kreisrings des Rotors 15 schematisch eingezeichnet; sie sind jedoch zwischen allen Polpaaren N-S vorhanden. Vom jeweiligen Nordpol N, der am Innenrand (mit dem Innenradius r1) oder in einer Innenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors vorhanden ist, zu einem in Umfangsrichtung U benachbarten Südpol S, der am Innenrand (mit dem Innenradius r1) oder in einer Innenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 15 vorhanden ist, verlaufen durch die Halbach- Magnetisierung erzeugte Magnetfeldlinien 17 innerhalb des Rotormaterials, das vom Innenrand (mit dem Radius r1) und vom um die radiale Dicke radial nach außen versetzten Außenrand (mit dem Außenradius r2) des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors begrenzt ist, hier im Ausführungsbeispiel von 3 vorzugsweise jeweils auf nach außen gewölbten, d.h. konvexen Kurvenbahnabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten. Von der Gesamtheit aller Magnetfeldlinien 17, die zwischen dem jeweiligen Nordpol N und dem ihm in Umfangsrichtung U betrachtet benachbarten Südpol S verlaufen, sind hier im Ausführungsbeispiel insbesondere nur einige von denjenigen repräsentativ eingezeichnet, die mit nach außen gewölbten, bogenförmigen Teilabschnitten ihrer jeweils in sich geschlossenen Gesamtverläufe durchgehend innerhalb des in der radialen Breite vom Innenradius r1 und vom Außenradius r2 begrenzten Kreisrings des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 15 verlaufen. Diese bogenförmigen Teilabschnitte durchdringen von innen nach radial außen betrachtet nur eine radiale Teilstrecke der von den beiden Radien r1, r2 begrenzten, radialen Gesamtdicke des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 15; allenfalls gelangen sie bis zur durch den kreisförmigen Außenrand (mit dem Außenradius r2) vorgegebenen Begrenzung. In der 3 ist der radial am weitesten außen liegende, nach außen gewölbte, bogenförmige Teilabschnitt, insbesondere Kreisbogenabschnitt, derjenigen Magnetfeldlinie eingezeichnet, welcher gerade noch im Rotormaterial des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Außenläufer- Rotors verläuft und dabei dessen kreisförmigen Außenrand auf der zwischen dem jeweiligen Nordpol N und einem in Umfangsrichtung U benachbarten Südpol S vorhandenen Winkelhalbierenden von innen her tangential streift bzw. berührt.
Hier im Ausführungsbeispiel von 3 ist vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des Außenläufer- Rotors 15 zwischen je zwei in Umfangsrichtung U benachbarten magnetisch radial nach innen weisenden Nordpolen N ein magnetisch radial nach innen weisender Südpol S vorhanden. Umgekehrt ist vorzugsweise in der Mitte, d.h. auf der Winkelhalbierenden, des Kreisringbogenabschnitts des Außenläufer- Rotors 15 zwischen je zwei in Umfangsrichtung U benachbarten magnetisch radial nach innen weisenden Südpolen S ein magnetisch radial nach innen weisender Nordpol N vorhanden. In der Mitte des Kreisringbogenabschnitts des Rotors 15 zwischen einem nach radial innen weisenden Nordpol N und einem (in Umfangsrichtung U betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol N (und/oder zwischen je zwei (in Umfangsrichtung U betrachtet) benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Südpolen S) kann ein Lot von der radialen Innen- zur radialen Außenseite, d.h. vom Innenrand mit Radius r1 zum Außenrand mit Radius r2 des Rotor- Kreisrings in radialer Richtung gefällt werden. Dort wo dieses Lot auf die Außenseite bzw. den Außenrand des Rotors trifft, ist an der radialen Außenseite des Rotors 15 zumindest ein Teilbereich T eines Bereichs B ausgenommen, der außerhalb dieser gekrümmten magnetischen Feldlinien 17 oder in einem nur sehr schwach magnetisierten Bereich gelegen ist. Dies ist in 3 zu erkennen. Dabei ist in Umfangsrichtung U betrachtet vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, zwischen jedem nach radial innen weisenden Nordpol N und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten radial nach innen weisenden Nordpol N wie auch vorzugsweise in der Mitte, d.h. im Wesentlichen auf der Winkelhalbierenden, zwischen jedem nach radial innen weisenden Südpol S und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten nach radial innen weisenden Südpol S außenseitig ein ausgenommener Teil T des Bereichs B befindlich. Der Teilbereich T kann dabei den gesamten Bereich B einnehmen, der frei von den Feldlinien 17 ist, oder nur einen Anteil aus diesem Bereich B. Je größer der ausgenommene Teilbereich T ist, desto geringer ist das Gewicht und desto weniger Material muss für den Rotor 15 verwendet werden. Die Teilbereiche T sind also Aussparungen bzw. Materialausnehmungen in einer Außenrandzone des Außenläufer- Rotors 15, und bezüglich des kreisförmigen Außenrands mit dem Radius r2 jeweils randoffen ausgebildet. Der jeweilige Teilbereich T liegt dabei vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. bei der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Außenläufer- Rotors zwischen je zwei in Umfangsrichtung U aufeinanderfolgenden Nordpolen N und/oder vorzugsweise im Mittenbereich, d.h. bei der Winkelhalbierenden, des Kreisringabschnitts des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Außenläufer- Rotors zwischen je zwei in Umfangsrichtung U aufeinanderfolgenden Südpolen S. Konkretisiert heißt das: Zumindest ungefähr mittig zwischen jedem nach radial innen weisenden Nordpol N und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten radial nach innen weisenden Nordpol N und damit dem zwischen diesen beiden Nordpolen vorhandenen, magnetisch radial nach innen weisenden Südpol S radial außenseitig gegenüberliegend kann sich ein vom magnetischen Rotormaterial ausgenommener Teilbereich T befinden, um so möglichst viel Rotormaterial einsparen zu können. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann sich wiederum zumindest ungefähr mittig zwischen jedem nach radial innen weisenden Südpol S und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten radial nach innen weisenden Südpol S und damit dem zwischen diesen beiden Südpolen vorhandenen magnetisch radial nach innen weisenden Nordpol N radial außenseitig gegenüberliegend ein vom magnetischen Rotormaterial ausgenommener Teilbereich T befinden, um so möglichst viel Rotormaterial einsparen zu können. Dabei liegt dieser jeweilig vom magnetischen Rotormaterial ausgenommene Teilbereich T, d.h. die rotormaterialfreie Aussparung bzw. Materialausnehmung, am Außenrand oder in einer Außenrandzone des Außenläufer-Rotors 15 dem Innenrand oder der Innenrandzone des Rotor- Kreisrings mit den sich dort in Umfangsrichtung U betrachtet abwechselnden Nordpolen N und Südpolen S gegenüber, und ist bezüglich des kreisförmigen Außenrands des Rotor- Kreisrings vorzugsweise randoffen ausgebildet. Wäre die jeweilige Aussparung mit magnetischem Rotormaterial gefüllt, so würden dort in diesem insbesondere diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach außen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen, nach radial innen weisenden Nordpol N zum in Umfangsrichtung U jeweilig benachbarten, nach radial innen weisenden Südpol S führen, aus dem Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors nach außen in die Luft heraustreten würden, dann außerhalb des Außenrands des Rotor- Kreisrings entlang Teilstrecken ihrer Bogenabschnitte, insbesondere Kreisbogenabschnitte, durch die Luft führen und schließlich wieder nach innen zurück in das magnetische Rotormaterial des Rotor- Kreisrings eintreten würden. Es bleiben vorzugsweise ein oder mehrere derjenigen Bereiche, insbesondere alle Bereiche, des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 15 vom magnetischen Rotormaterial teilweise oder ganz ausgespart, in denen jeweils diejenigen Magnetfeldlinien verlaufen, die entlang ihren nach außen gewölbten Bogenabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten, die vom jeweiligen nach radial innen weisenden Nordpol N zum in Umfangsrichtung U jeweilig benachbarten, nach radial innen weisenden Südpol S führen, nicht vollständig, d.h. nicht durchgängig, im Rotormaterial zwischen dem Innenrand und dem Außenrand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 15 geführt sind, sondern jeweils eine Luftstrecke außerhalb des Außenrands des Rotor- Kreisrings durchlaufen und dadurch hinsichtlich ihrer Magnetfeldstärke abgeschwächt sind.
Somit kann Magnetmaterial enthaltendes Rotormaterial, d.h. magnetisches Rotormaterial, eingespart und die Masse des erfindungsgemäßen Rotors verringert werden. Der erfindungsgemäß ausgebildete Rotor 15 wird durch das weggelassene magnetische Rotormaterial also gewichtsmäßig leichter. Dadurch wird die Belastung bzw. die mechanische Beanspruchung auf die ein oder mehreren Lager, die für den Rotor 15 vorgesehen sind, reduziert. Außerdem wird aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmoments des erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors dessen Unwuchtverhalten - insbesondere bei hohen oder wechselnden Drehzahlen des erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors - verbessert.
Die Teilbereiche bzw. Materialaussparungen T sind idealerweise direkt bei der Rotorfertigung ausgenommen, so dass kein weiterer Arbeitsschritt erforderlich ist und nicht im Nachhinein Rotormaterial abgetragen werden muss. Vielmehr kann von Anfang an Rotormaterial eingespart werden, was resourcenschonend ist und in jedem Fall die Herstellung des Rotors kostengünstiger macht. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn teure Magnetmaterialen oder teure Plastoferriten als Rotormaterial verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 ist der Elektromotor 14 ein sogenannter Außenläufer, bei dem der Rotor 15 außerhalb eines radial weiter innen liegenden Stators 19 angeordnet ist.
Wie in den 6 und 7 gut sichtbar ist, können die ausgenommenen Teilbereiche T zum Eingriff von Mitnehmern 20 einer von der Drehung des Rotors 15 mitbeweglichen Funktionseinheit 21 wie etwa eines Lüfterrads 24 eines Lüfters und/oder eines Pumpenrads 25 einer Flüssigkeitspumpe dienen. Hierfür sind die ausgenommenen Teilbereiche T beispielsweise mit Hinterschneidungen 22 versehen. In diese können die Mitnehmer 20 vorzugsweise formschlüssig eingreifen. Die Ausnehmungen bzw. Aussparungen T, die im Rotormaterial in einer Außenrandzone zwischen je zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Nordpolen N und/oder Südpolen S des als Außenläufer ausgebildeten kreisringförmigen Rotors 15 vorgesehen sind und radial nach außen offen, d.h. von außen zugänglich sind, erstrecken sich jeweils vorzugsweise geradlinig und vorzugsweise etwa parallel zur zentral im Rotor 15 angeordneten Antriebswelle 18. Der Rotor 15 umgibt die Antriebswelle 18 im Wesentlichen konzentrisch. Der kreisringförmige Rotor 15 weist an einer seiner beiden stirnseitigen, kreisscheibenförmigen Öffnungen eine diese verschließende bzw. abdeckende kreisscheibenförmige Wandung 28 auf. Vertikal zu deren kreisscheibenförmigen Fläche ist in einer zentral angeordneten Halterung die Antriebswelle 18 befestigt. Die Ausnehmungen T sind von der kreiszylinderförmigen Außenmantelfläche des Rotors 15 her zugänglich und mit dem Material der Mitnehmer 20 zum Rand der kreiszylinderförmigen Außenmantelfläche vorzugsweise flächenbündig ausgefüllt. Sie sind hier im Ausführungsbeispiel vorzugsweise stegartig ausgebildet und erstrecken sich jeweils entlang der axialen Erstreckung des räumlich betrachtet kreiszylinderförmigen Rotors 15 bzw. der Antriebswelle 18. Das Kunststoffmaterial der Mitnehmer 20 ist in diese Ausnehmungen bzw. Aussparungen T vorzugsweise durch Kunststoffspritzgießen eingefüllt. Es füllt die Aussparungen T zweckmäßigerweise im Wesentlichen formschlüssig aus. Das Kunststoffmaterial der Mitnehmer 20 haftet dabei in vorteilhafter Weise an den Kontaktflächen der Aussparungen T des Rotors 15 vorzugsweise fest an. Im Fall, dass für das Rotormaterial ein Plastikferrit oder ein sonstiges kunststoffgebundenes Magnetmaterial, d.h. ein Gemisch aus Kunststoffmaterial und Magnetmaterial verwendet ist, lässt sich das Kunststoffmaterial der Mitnehmer 20 im Bereich der Kontaktflächen der Aussparungen T mit dem Rotormaterial vorzugsweise materialschlüssig verbinden. Die Mitnehmer 20 schließen dabei im Wesentlichen bündig mit dem kreiszylinderförmigen Außenmantel des Außenläufer- Rotors 15 ab. Die in den in radialer Richtung betrachtet außenseitigen Ausnehmungen bzw. Aussparungen T des kreiszylinderförmigen Außenläufer- Rotors befestigten Mitnehmer 20 erstrecken sich stegartig bis zu einer axialen Stirnseite des Rotors 15, die dessen kreisscheibenförmigen Stirn- bzw. Deckwand 28, die die Antriebswelle 18 fest haltert, gegenüberliegt. An ihren axialen Enden, die der kreisförmigen Deckscheibe 28 gegenüberliegen, ist eine gegenüber dem kreiszylinderförmigen Außenmantel des Rotors 15 radial nach außen abstehende, kreisringförmige Scheibe 27 des Lüfterrads 24 oder des Pumpenrads 25 axial außerhalb der axialen Erstreckung des kreiszylinderförmigen Rotors 15 vorzugsweise an dessen Stirnseite unmittelbar anschließend angebracht, insbesondere materialeinheitlich und einstückig angeformt. Der kreiszylinderförmige Außenmantel des Rotors 15 ist von dieser kreisringförmigen Scheibe 27 vorzugsweise konzentrisch umgeben. Die kreisringförmige Scheibe 27 ragt also gegenüber dem kreiszylinderförmigen Außenmantel des Rotors 15 in radialer Richtung hinaus. Der Innenraum des kreiszylinderförmigen Rotors 15 ist von der ihm abgewandten Rückseite der kreisringförmigen Scheibe 27 her in Richtung der Deckscheibe 28 mit dem feststehenden Stator 19 bestückt. 7 zeigt diesen Innenraum der zeichnerischen Übersichtlichkeit halber leer, d.h. ohne den Stator 19. Hier im Ausführungsbeispiel der 6, 7 sind vorzugsweise auf der dem Rotor 15 zugewandten Stirnseite der Lüfterrad- oder Pumpenradscheibe 27 Leitschaufeln 26 ringsum den Außenumfang des Kreiszylindermantels des Rotors 15 angeordnet. Sie sind vorzugsweise materialeinheitlich und einstückig an die dem Rotor 15 zugewandte Deckfläche der Lüfterradscheibe oder Pumpenradscheibe 27 angeformt, insbesondere durch Kunststoffspritzgießen angespritzt. Da die Mitnehmer 20 innerhalb des vorgegebenen Außendurchmessers des kreiszylinderförmigen Rotors 15 liegen und die Lüfterrad- oder Pumpenradscheibe 27 in axialer Richtung betrachtet an eine Stirnseite des Rotors 15 anschließt, wird der kreiszylinderförmige Rotor- Außenmantel nicht zusätzlich aufgedickt, wie dies der Fall wäre, wenn außen auf dem Kreiszylinderaußenmantel des Rotors eine zusätzliche Kunststoffmaterialschicht einer mit Leitschaufeln bestückten kreisringförmigen Lüfterradscheibe oder Pumpenradscheibe additiv aufgebracht wäre. Dies würde zu einer unerwünschten Vergrößerung des Außendurchmessers der mit den Leitschaufeln 26 bestückten Lüfterradscheibe oder Pumpenradscheibe 27 führen. Da die Laufrad- oder Pumpenradschaufeln 26 bei der vorteilhaften Ausführungsform der 6, 7 in einer axialen Position konzentrisch um den kreiszylinderförmigen Außenmantel des Rotors 15 angeordnet sind, welche innerhalb der axialen Erstreckung des kreiszylinderförmigen Außenläufer- Rotors 15 liegt, kann die Erstreckung des Lüfterrads 24 oder Pumpenrads 25 in axialer Richtung der Antriebswelle 18 betrachtet kurz gehalten werden.
Insbesondere ist es möglich, dass der Rotor 15 aus einem Plastoferrit gebildet ist und in einem 2K-Verfahren in nur einem Arbeitsschritt gemeinsam mit der Funktionseinheit 21 hergestellt ist. Dies minimiert den Herstellungsaufwand und sorgt für eine hohe Integration und Dauerhaltbarkeit dieser Baueinheit.
Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 ist gezeigt, dass der Elektromotor 14 auch in umgekehrter Anordnung einen Stator 19 und einen einer Halbach-Magnetisierung ausgesetzten, d.h. Halbach- magnetisierten, und räumlich betrachtet im Wesentlichen rundzylindrischen und eine Welle 18 umgreifenden Rotor 16 umfassen kann. In der Ausführung nach 4 ist der Elektromotor 14 also ein sog. Innenläufer, bei dem der Rotor 16 innerhalb eines radial weiter außen liegenden Stators 19 angeordnet ist. In der 4 ist dieser Stator 19 der zeichnerischen Einfachheit halber weggelassen.
Dieser Halbach- magnetisierte, räumlich betrachtet im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Rotor 16 ist in einer Schnittebene vertikal bzw. rechtwinklig zu seiner zentralen Rotationsachse, d.h. in axialer Richtung bzw. im Querschnitt betrachtet, vorzugsweise im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Dieser Kreisring des Rotors 16 weist - wie in der 4 gezeigt - von seinem Zentrum aus betrachtet einen radial weiter innen liegenden inneren, kreisförmigen Ringrand (Innenrand) mit einem Innenradius r1 und konzentrisch dazu weiter außen einen äußeren, kreisförmigen Ringrand (Außenrand) mit einem Außenradius r2 auf. Der Außenradius r2 ist dabei größer als der Innenradius r1. Zwischen diesen beiden konzentrischen Ringrändern weist der Kreisring des Rotors in radialer Richtung betrachtet eine radiale Dicke auf, die sich aus der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius ergibt. Dabei umfasst der Rotor 16 hier mehrere in Richtung von der Welle 18 nach radial außen weisende magnetische Nordpole N und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial außen weisende magnetische Südpole S. In Umfangsrichtung U betrachtet folgen entlang dem Außenrand oder entlang einer Außenrandzone jeweils vorzugsweise mit im Wesentlichen demselben, vorgegebenen Umfangswinkel voneinander beabstandet die Nordpole N und Südpole S abwechselnd aufeinander. Vorzugsweise in der Mitte des Kreisringbogenabschnitts des Innenläufer- Rotors zwischen je zwei in Umfangsrichtung U benachbarten magnetisch radial nach außen weisenden Nordpolen ist ein magnetisch radial nach außen weisender Südpol vorhanden. Umgekehrt ist vorzugsweise in der Mitte des Kreisringbogenabschnitts des Innenläufer- Rotors zwischen je zwei in Umfangsrichtung U benachbarten magnetisch radial nach außen weisenden Südpolen ein magnetisch radial nach außen weisender Nordpol vorhanden. Dabei kann sich zumindest ungefähr mittig zwischen jedem nach radial außen weisenden Nordpol N und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten radial nach außen weisenden Nordpol N und damit dem zwischen diesen beiden Nordpolen vorhandenen, magnetisch radial nach außen weisenden Südpol S radial innenseitig gegenüberliegend ein ausgenommener Teilbereich T1 befinden, um so möglichst viel Rotormaterial einsparen zu können. Entsprechend dazu kann sich zumindest ungefähr mittig zwischen jedem nach radial außen weisenden Südpol S und dem (in Umfangsrichtung U) benachbarten radial nach außen weisenden Südpol S und damit dem zwischen diesen beiden Südpolen vorhandenen magnetisch radial nach außen weisenden Nordpol N radial innenseitig gegenüberliegend ein ausgenommener Teilbereich T1 befinden, um so möglichst viel Rotormaterial einsparen zu können.
Vom jeweiligen Nordpol N, der am Außenrand (mit dem Außenradius r2) oder in einer Außenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Innenläufer- Rotors 16 vorhanden ist, zu einem in Umfangsrichtung U benachbarten Südpol S, der am Außenrand (mit dem Außenradius r2) oder in einer Außenrandzone des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 16 vorhanden ist, verlaufen durch die Halbach- Magnetisierung erzeugte Magnetfeldlinien 23 innerhalb des Rotormaterials, das vom Außenrand (mit dem Radius r2) und vom um die radiale Dicke radial nach innen versetzten Innenrand (mit dem Innenradius r1) des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 16 begrenzt ist, hier im Ausführungsbeispiel von 4 vorzugsweise jeweils auf nach innen gewölbten, d.h. konkaven Kurvenbahnabschnitten, insbesondere Kreisbögenabschnitten. Von der Gesamtheit aller Magnetfeldlinien 23, die zwischen dem jeweiligen Nordpol N und dem ihm in Umfangsrichtung U betrachtet benachbarten Südpol S verlaufen, sind hier im Ausführungsbeispiel insbesondere nur einige von denjenigen repräsentativ eingezeichnet, die mit nach innen gewölbten, bogenförmigen Teilabschnitten ihrer jeweils in sich geschlossenen Gesamtverläufe durchgehend innerhalb des in der radialen Breite vom Innenradius r1 und vom Außenradius r2 begrenzten Kreisrings des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 16 verlaufen. Diese bogenförmigen Teilabschnitte, insbesondere Kreisbögenabschnitte, durchdringen von außen nach radial innen betrachtet nur eine radiale Teilstrecke der von den beiden Radien r1, r2 begrenzten, radialen Gesamtdicke des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors 16; allenfalls gelangen sie bis zur durch den kreisförmigen Innenrand (mit dem Innenradius r1) vorgegebenen Begrenzung. In der 4 ist der radial am weitesten innen liegende, nach innen gewölbte, bogenförmige Teilabschnitt, insbesondere Kreisbogenabschnitt, derjenigen Magnetfeldlinie eingezeichnet, welcher gerade noch im Rotormaterial des im Querschnitt betrachtet kreisringförmigen Innenläufer- Rotors 16 verläuft und dabei dessen kreisförmigen Innenrand auf der zwischen dem jeweiligen Nordpol N und einem in Umfangsrichtung U benachbarten Südpol S vorhandenen Winkelhalbierenden von außen her tangential streift bzw. berührt. Bezüglich der Umfangsrichtung U mittig zwischen einem nach radial außen weisenden Nordpol N und einem (in Umfangsrichtung U ) benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol N ist wieder mit dem gefällten Lot jetzt auf der radialen Innenseite des Rotors 16 ein Teilbereich T1 eines Bereichs B1 ausgenommen, der außerhalb dieser gekrümmten Magnetfeldlinien 23 gelegen ist. Entsprechend dazu - aber in der 4 der zeichnerischen Einfachheit halber weggelassen - ist bezüglich der Umfangsrichtung U mittig zwischen einem nach radial außen weisenden Südpol S und einem (in Umfangsrichtung U) benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Südpol S wieder mit dem gefällten Lot auf der radialen Innenseite des Rotors 16 ein Teilbereich T1 eines Bereichs B1 ausgenommen, der außerhalb dieser gekrümmten Magnetfeldlinien 23 gelegen ist. Dies bringt bezüglich Material- und Gewichtsersparnis die gleichen Vorteile ähnlich wie bei dem oben erläuterten Außenläufer- Rotor.
Auch hier beim Innenläufer- Rotor 16 von 4 können die ausgenommenen Teilbereiche T1 zum Eingriff von Mitnehmern einer von der Drehung des Rotors mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa einer zentralen Welle 18 dienen. Auch hier ist wieder eine 2K-Fertigung für eine leichte, einheitliche Baueinheit möglich.
Sowohl für den Außenläufer- Rotor als auch für den Innenläufer- Rotor ist es günstig, wenn die ausgenommenen Teilbereiche T bzw. T1 an einem Rotor 15 bzw. 16 sämtlich gleichartig ausgebildet sind.
In beiden Fällen können die ausgenommenen Teilbereiche T bzw. T1 jeweils eine oder mehrere Hinterschneidungen 22 aufweisen, um so einen besonders guten Schluss, insbesondere Formschluss, zu einer anschließenden Funktionseinheit 21 wie z.B. dem Pumpenrad 25 von 2 oder der Antriebswelle 18 von 4 zu ermöglichen.
Wie in 5 erkennbar ist, in der nur ein paar Beispiele untereinander gezeichnet aufgeführt sind, können die eingreifenden Mitnehmer 20 im Querschnitt eine T- form, eine Schwalbenschwanzform, oder eine teilweise Kreisform aufweisen und die ausgenommenen Teilbereiche T bzw. T1 - in axialer Richtung gesehen - komplementär hierzu ausgebildet sein. Jede dieser Formen sorgt dafür, dass sich der jeweilige Mitnehmer gut an einer Hinterschneidung in der ihm zugeordneten Aussparung des Rotors anlehnen und so eine sehr gute Kraftübertragung zwischen dem Rotor 15 bzw. 16 und einer mitgenommenen Funktionseinheit 21 wie z.B. dem Flügelrad 18 bzw. der Welle 18 - auch bei hohen und/oder stark wechselnden Drehzahlen - sicherstellen kann. Ganz oben in der 5 ist dies bei einem Außenläufer- Rotor 15 für einen T- förmigen Mitnehmer 20 exemplarisch veranschaulicht. Er stützt sich an der Hinterschneidung 22 der Aussparung bzw. des ausgenommenen Teilbereichs T (in radialer Richtung nach außen betrachtet) ab und ist so insbesondere gegen radial nach außen wirkende Fliehkräfte gesichert, die im Betrieb des Elektromotors - insbesondere bei hohen Drehzahlen - wirksam werden.
Wie oben für den Außenläufer schon ausgeführt ist, kann der (räumlich betrachtet) im wesentlichen zylindermantelförmige Rotor 15 mit den ausgenommenen Teilbereichen T in einem einzigen Herstellungsschritt gebildet sein. Dies gilt auch für den Innenläufer- Rotor 16 mit den ausgenommenen Teilbereichen T1.
Ein Rotor 15 bzw. 16 kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann er einen gesinterten Ferritkörper bilden. Sehr günstig kann der Rotor 15 bzw. 16 des Außen- oder Innenläufers alternativ aus einem Plastoferrit gebildet sein, insbesondere in einem Spritzgussverfahren. Bei der Halbachmagnetisierung werden dann die darin enthaltenen Ferrit-Partikel ausgerichtet, so dass sich aufgeprägte magnetische Merkmale ergeben.
Die ausgenommenen Teilbereiche T bzw. T1 können in beiden Fällen sehr effektiv mindestens die Hälfte der von den magnetischen Feldlinien frei belassenen Bereiche B bzw. B1 einnehmen. Für beide Versionen gilt dabei durch die aufgeprägten Halbach-Magnetisierungen, dass die von den magnetischen Feldlinien 17 bzw. 23 frei belassenen Bereiche B bzw. B1 jeweils im Querschnitt vorzugsweise die Form eines Dreiecks mit gekrümmten Seiten aufweisen.
Wie oben bereits erwähnt, kann das Haushaltsgerät 1 wasserführend sein. Dann kann ein Elektromotor wie z.B. 14 beispielsweise (auch) zum Antrieb einer Pumpe 13 dienen.
Insbesondere weist der Rotor wie z.B. 15, 16 über seinen Verlauf eine Anordnung von mindestens sechs magnetischen Polpaaren N-S auf, die eine Halbach-Magnetisierung aufweisen. Damit kann der magnetische Fluss geschlossen laufen, ohne dass ein gesonderter Körper für einen magnetischen Rückschluss erforderlich wäre. Ein solcher Rotor wie z.B. 15, 16 kann daher frei von einem gesonderten Körper für einen magnetischen Rückschluss sein und daher sehr leicht und materialsparend ausgebildet sein.
Auf einen äußeren Ring oder ähnlichen Eisen- oder Stahlkörper kann daher insbesondere bei einem einen erfindungsgemäß ausgebildeten Außenläufer- Rotor wie z.B. 15 umfassenden Außenläufer- Elektromotor verzichtet werden. Bei einem Innenläufer-Elektromotor mit erfindungsgemäß ausgebildetem Innenläufer- Rotor wie z.B. 16 kann entsprechend ein innerer magnetischer Rückschluss, insbesondere Rückschlussring, entfallen. Der jeweilige Rotor wie z.B. 15, 16 ist insbesondere auch frei von jeglicher äußeren, ihn stabilisierenden und/oder schützenden Umhüllung, um so ein minimiertes Trägheitsmoment und einen minimierten Materialeinsatz zu erreichen.
Da durch den Verzicht auf einen gesonderten äußeren Ring beim erfindungsgemäß ausgebildeten Außenläufer- Rotor wie z.B. 15, insbesondere für den magnetischen Rückschluss, der Gesamtdurchmesser einer so ausgestatteten Pumpe wie z.B. 13 besonders klein gehalten werden kann, ist es möglich, dass die Pumpe wie z.B. 13 insbesondere eine Laugen- bzw. Entleerungspumpe zum Abfördern von verschmutzter Flüssigkeit aus dem Haushaltsgerät 1 ist und dabei einen Außendurchmesser von weniger als 45 Millimetern aufweist. Auch ist es möglich, dass die Pumpe 13 eine Umwälzpumpe für umlaufende Spülflotte, also mit Reinigungsmittel, Klarspülmittel und/oder Trocknungsmittel versetztes Wasser, ist und einen Außendurchmesser von dennoch weniger als 55 Millimetern aufweist.
Entsprechend lässt sich durch den Verzicht auf einen gesonderten inneren Ring beim erfindungsgemäß ausgebildeten Innenläufer- Rotor wie z.B. 16, insbesondere für den magnetischen Rückschluss, der Gesamtdurchmesser einer so ausgestatteten Pumpe wie z.B. 13 besonders klein halten.
Der jeweilige Rotor wie z.B. 15, 16 kann einen integral einheitlichen Körper ausbilden und etwa ein im Spritzgussverfahren hergestellter Kunststoffkörper mit eingelagerten Metallteilchen sein. Ein scheibenweiser Aufbau ist nicht erforderlich. Durch die Halbachmagnetisierung im Fertigungsprozess sind die magnetischen Feldlinien im Rotor wie z.B. 15, 16 auch ohne gesonderten Rückschlusskörper geschlossen. Mit dem einstückigen Aufbau ist auch eine sehr kostengünstige Lösung erreicht. Auch ist eine Außenbearbeitung im Gegensatz zu zusammengesetzten Rotoren entbehrlich. Monolithische Magnetringe mit bogenförmiger Magnetisierung können direkt in dem flüssigen Medium eingesetzt werden, da sie korrosionsstabil sind. Da auch kein Körper für einen magnetischen Rückschluss erforderlich ist, muss dieser nicht vor dem unter Umständen abrasiven Fördermedium geschützt werden.
In entsprechender Weise lässt sich ein derart erfindungsgemäß ausgebildeter Elektromotor auch für den Antrieb eines Lüfters verwenden, der insbesondere Komponente eines Haushaltsgeräts ist.
Bezugszeichenliste

1: Geschirrspülmaschine,
2: Spülbehälter,
3: Tür,
4: Öffnungsrichtung,
5: Gerätekörper,
6: Dekorplatte,
7: Griffmulde,
8: Bedienblende,
10: Besteckschublade,
Q: Querrichtung,
V: Vorderseite der Geschirrspülmaschine,
11: Geschirrkorb,
12: Sockel,
13: Pumpe,
14: Elektromotor,
15: Rotor,
16: Rotor,
r1: innerer Radius,
r2: äußerer Radius,
N: magnetischer Nordpol,
S: magnetischer Südpol,
U: Umfangsrichtung,
17: magnetische Feldlinien,
18: Welle,
19: Stator,
T: ausgenommener Teilbereich,
B: Bereich,
20: Mitnehmer,
21: Funktionseinheit,
22: Hinterschneidungen,
23: magnetische Feldlinien,
T1: ausgenommener Teilbereich,
B1: Bereich
24: Lüfterrad
25: Pumpenrad
26: Leitschaufeln
27: kreisringförmige Scheibe des Lüfterrads oder Pumpenrads
28: kreisscheibenförmige Wandung des Rotors mit Halterung der Antriebswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 66000235 U [0003]

Claims

Haushaltsgerät (1) mit zumindest einem Elektromotor (14), wobei der Elektromotor (14) einen Stator (19) und einen Halbach- magnetisierten, im Wesentlichen zylindermantelförmigen und eine Welle (18) umgreifenden Rotor (15) umfasst, der mehrere in Richtung zur Welle nach radial innen weisende magnetische Nordpole (N) und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial innen weisenden magnetischen Südpolen (S) umfasst, wobei jeweils zwischen einem magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten magnetisch nach radial innen weisenden Südpol (S) gekrümmte magnetische Feldlinien (17) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Umfangsrichtung (U) des Rotors (15) zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial innen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Nordpol (N) und/oder bezüglich der Umfangsrichtung (U) des Rotors (15) zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial innen weisenden Südpol (S) und einem benachbarten, magnetisch nach radial innen weisenden Südpol (S) auf der radialen Außenseite des Rotors (15) zumindest ein Teilbereich (T) eines Bereichs (B) ausgenommen ist, der außerhalb dieser gekrümmten magnetischen Feldlinien (17) oder in einem Bereich mit nur wenigen Feldlinien (17) gelegen ist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) ein sog. Außenläufer ist, bei dem der Rotor (15) außerhalb eines radial weiter innen liegenden Stators (19) angeordnet ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Umfangsrichtung (U) des Rotors (15) betrachtet sowohl zwischen jedem nach radial innen weisenden Nordpol (N) und dem benachbarten radial nach innen weisenden Nordpol (N) als auch zwischen jedem nach radial innen weisenden Südpol (S) und dem benachbarten radial nach innen weisenden Südpol (S) außenseitig jeweils ein ausgenommener Teilbereich (T) befindet.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die ausgenommenen Teilbereiche (T) Mitnehmer (20) einer von der Drehung des Rotors (15) mitbeweglichen Funktionseinheit (21) wie etwa eines Lüfterrads eines Lüfters und/oder eines Pumpenrads einer Flüssigkeitspumpe eingreifen.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Mitnehmer (20) im Wesentlichen bündig mit dem kreisförmigen Außenrand des Rotors (15) abschließt.
Haushaltsgerät (1) mit zumindest einem Elektromotor (14), wobei der Elektromotor (14) einen Stator (19) und einen Halbach- magnetisierten , im Wesentlichen rundzylindrischen und eine Welle umgreifenden Rotor (16) umfasst, der mehrere in Richtung nach radial außen weisende magnetische Nordpole (N) und eine ebenso große Anzahl an magnetisch nach radial außen weisenden magnetischen Südpolen (S) umfasst, wobei jeweils zwischen einem magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten magnetisch nach radial außen weisenden Südpol (S) gekrümmte magnetische Feldlinien (23) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Umfangsrichtung (U) des Rotors (16) zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial außen weisenden Nordpol (N) und einem benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Nordpol (N) und/oder bezüglich der Umfangsrichtung (U) des Rotors (16) zwischen, insbesondere mittig zwischen, einem nach radial außen weisenden Südpol (S) und einem benachbarten, magnetisch nach radial außen weisenden Südpol (S) auf der radialen Innenseite des Rotors (16) zumindest ein Teilbereich (T1) eines Bereichs (B1) ausgenommen ist, der außerhalb dieser magnetischen gekrümmten Feldlinien (23) oder in einem Bereich mit nur wenigen Feldlinien (23) gelegen ist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) ein sog. Innenläufer ist, bei dem der Rotor (16) innerhalb eines radial weiter außen liegenden Stators angeordnet ist.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Umfangsrichtung (U) des Rotors (16) betrachtet sowohl zwischen jedem nach radial außen weisenden Nordpol (N) und dem benachbarten radial nach außen weisenden Nordpol (N) als auch zwischen jedem nach radial außen weisenden Südpol (S) und dem benachbarten radial nach außen weisenden Südpol (S) innenseitig jeweils ein ausgenommener Teilbereich (T1) befindet.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgenommenen Teilbereiche (T, T1) an dem Rotor (15 bzw. 16) sämtlich gleichartig ausgebildet sind.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die ausgenommenen Teilbereiche (T1) Mitnehmer (20) einer von der Drehung des Rotors (16) mitbeweglichen Funktionseinheit wie etwa einer zentralen Welle (18) eingreifen.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Mitnehmer (20) im Wesentlichen bündig mit dem kreisförmigen Innenrand des Rotors (16) abschließt.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4, 5, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgenommenen Teilbereiche (T, T1) - in axialer Richtung gesehen - komplementär zur jeweiligen Querschnittsform der Mitnehmer (20) ausgebildet sind.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgenommenen Teilbereiche (T, T1) jeweils zumindest eine Hinterschneidung (22) aufweisen.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4, 5, oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eingreifenden Mitnehmer (20) im Querschnitt betrachtet jeweils eine Schwalbenschwanzform, eine T- Form, eine Teilkreisform, oder eine sonstige Querschnittsform aufweisen, die entlang ihrer Erstreckung vom Rand des im Querschnitt kreisringförmigen Rotors (15) zum Nutgrund des jeweilig ausgenommenen Teilbereichs (T, T1) hinein betrachtet an mindestens einer Stelle breiter als im Bereich des Rands des Rotors (15) ist.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen zylindermantelförmige Rotor (15,16) mit den ausgenommenen Teilbereichen (T, T1) in einem einzigen Herstellungsschritt gebildet ist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16) einen gesinterten Ferritkörper bildet.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16), insbesondere in einem Spritzgussverfahren, aus einem Plastoferrit, oder aus einer Kunststoffmatrix, in der Partikel aus magnetisierbarem Metall oder Magnetpartikel eingelagert sind, gebildet ist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 17 in Verbindung nach mindestens einem der Ansprüche 4, 5, 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16) und die in die ausgenommenen Teilbereiche (T, T1) eingreifende Mitnehmer (20) in einem 2K-Verfahren hergestellt sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgenommenen Teilbereiche (T, T1) mindestens die Hälfte der von den magnetischen Feldlinien frei belassenen Bereiche (B, B1) einnehmen.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die von den magnetischen Feldlinien (17, 23) frei belassenen Bereiche jeweils im Querschnitt die Form eines Dreiecks mit gekrümmten Seiten aufweisen.
Haushaltsgerät (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16) über seinen Verlauf eine Anordnung von mindestens sechs magnetischen Polpaaren (N-S) umfasst, die eine Halbach- Magnetisierung aufweisen, und dass der Rotor (15, 16) frei von einem gesonderten Körper für einen magnetischen Rückschluss ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16) frei von einer äußeren, ihn stabilisierenden und/oder schützenden Umhüllung ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (15,16) einen integral einheitlichen Körper ausbildet.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wasserführend ist und zumindest eine Pumpe (13) umfasst, die von einem Elektromotor (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 antreibbar ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest einen Lüfter umfasst, dessen Lüfterrad von einem Elektromotor (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 antreibbar ist.