DE102022208377A1 - Bürstenloser Elektromotor für einen Kühlerlüfter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor (2) für einen Kühlerlüfter, aufweisend einen Stator (4) mit einer Anzahl von radialen Statorzähnen (12) mit dazwischen gebildeten Nuten (14) und einer auf den Statorzähnen (12) angeordneten mehrphasigen Drehfeldwicklung (16), und einen Rotor (6) mit einer Anzahl von permanentmagnetischen Rotormagneten (22) als Magnetpole, wobei der Stator (4) eine Nutzahl zwischen 12 und 24 aufweist, wobei der Rotor (6) eine Polzahl zwischen 14 und 28 aufweist, und wobei das kleinste gemeinsame Vielfache der Nutzahl und Polzahl größer als 60 ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor für einen Kühlerlüfter, aufweisend einen Stator mit einer Anzahl von radialen Statorzähnen mit dazwischen gebildeten Nuten und einer auf den Statorzähnen angeordneten mehrphasigen Drehfeldwicklung, und einen Rotor mit einer Anzahl von permanentmagnetischen Rotormagneten als Magnetpole. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug, mit einem solchen bürstenlosen Elektromotor.
• In einem modernen Kraftfahrzeug werden zur Kühlung oder Temperierung von Verbrennungs- oder Elektromotoren häufig elektrische oder elektromotorische Kühlerlüfter als Wärmemanagement-System verwendet, welche eine Luftstrom-Zirkulation bewirken. Derartige Kühlerlüfter weisen in der Regel selbst einen Elektromotor als elektromotorischen Kühlerlüfterantrieb auf, wobei der Elektromotor vorzugsweise eine möglichst hohe Drehmoment- oder Leistungsdichte sowie eine möglichst geringe akustische Geräuschentwicklung aufweist.
• Elektromotoren solcher Kühlerlüfter sind typischerweise bürstenlos als synchrone permanentmagneterregte Motoren ausgeführt. Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial über einen ringförmigen Spaltbereich oder Luftspalt beabstandet zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Die Statorwicklung erzeugt im Betrieb ein magnetisches Drehfeld, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor verursacht. Der Rotor kann hierbei als ein Innenrotor oder Innenläuferrotor, welcher koaxial innerhalb des Stators angeordnet ist, oder als ein Außenrotor oder Außenläuferrotor, welcher koaxial außerhalb des Stators angeordnet ist, ausgebildet sein.
• Für Anwendungen mit hoher Drehmomentdichte werden häufig Permanentmagnet-Motoren (PM-Motoren) mit konzentrierter Teilnutwicklung (engl.: fractional-slot concentrated winding, FSCW) verwendet.
• Um die Drehmomentdichte weiter zu erhöhen, ohne dabei die remanente Induktion (Br) der Rotormagnete zu erhöhen, also ohne die Magnetsorte und/oder das Magnetmaterial zu ändern, ist es wichtig, eine geeignete Nut-/Polkonfiguration und Geometrie für den Elektromotor zu wählen. Mit zunehmender Polzahl und Nutzahl wird das Drehmoment erhöht und eine Drehmomentpulsation oder Drehmomentwelligkeit sowie ein Rastmoment (engl.: cogging torque) des Elektromotors reduziert.
• Im Allgemeinen sind die Drehmomentdichte und die Qualität des Drehmoments sowie die Wellenform der auf den Stator wirkenden Radialkraft des Luftspalts (also die Verformung des Stators beziehungsweise der Statorzähne) drei wichtige Motorparameter, deren gleichzeitige Optimierung jedoch häufig nicht möglich ist. Im Allgemeinen weisen hierbei Elektromotoren mit hoher Drehmomentdichte eine geringere Drehmomentqualität, also ein höheres Rastmoment und höhere Drehmomentwelligkeit, sowie höhere radiale Magnetkräfte auf. Dadurch wird die Akustik des Elektromotors nachteilig beeinflusst, was sich in einem hohen NVH-Wert (Noise Vibration Harshness) niederschlägt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten bürstenlosen Elektromotor für einen Kühlerlüfter anzugeben. Insbesondere soll ein möglichst bauraumkompakter Elektromotor mit verbessertem Drehmoment angegeben werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Kühlerlüfter anzugeben.
• Hinsichtlich des Elektromotors wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kühlerlüfters mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf den Elektromotor angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Kühlerlüfter übertragbar und umgekehrt.
• Der erfindungsgemäße Elektromotor ist für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Der bürstenlos ausgeführte Elektromotor weist hierbei einen bewickelten Stator und einen permanenterregten Rotor sowie einen zwischen diesen gebildeten Spaltbereich oder Luftspalt auf.
• Der Stator weist eine Anzahl von radial gerichteten Statorzähnen auf, welche in dazwischenliegenden (Stator-)Nuten die Spulen einer mehrphasigen Stator- oder Drehfeldwicklung tragen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich insbesondere auf einen dreiphasigen Elektromotor beziehungsweise auf eine dreiphasige Drehfeldwicklung. Jedoch sind die Ausführungen sinngemäß auch auf andere Phasenanzahlen übertragbar.
• Der Elektromotor beziehungsweise der Stator weist vorzugsweise eine konzentrierte Teilnutwicklung (FSCW) als Drehfeldwicklung auf. Der Stator ist hierbei mittels einer Nutzahl (in der Literatur mit dem Formelzeichen Q bezeichnet) charakterisiert, welche im Wesentlichen die Anzahl der Spulen des Stators angibt. Die Nutzahl ist hierbei ein Vielfaches der Phasenanzahl des Elektromotors. Bei einem dreiphasigen Elektromotor beziehungsweise bei einer dreiphasigen Stator- oder Drehfeldwicklung ist die Nutzahl beispielsweise ein Vielfaches von 3.
• Der Rotor weist einen beispielsweise (hohl-)zylindrischen Rotorkörper auf, welcher mit einer Anzahl von entlang einer Tangentialrichtung verteilt angeordneten permanentmagnetischen Rotormagnete bestückt ist. Die Rotormagnete bilden hierbei Magnetpole des Rotors, welche mit einem von der Drehfeldwicklung im Betrieb erzeugten Magnetfeld wechselwirken. Der Rotor ist mittels einer Polzahl beziehungsweise Polpaarzahl (in der Literatur mit dem Formelzeichen p bezeichnet) charakterisiert. Die Polpaarzahl gibt die Anzahl der Paare von magnetischen Polen des Rotors an, folglich ist die Polzahl ein Vielfaches von 2 (2p).
• Erfindungsgemäß weist der Stator eine Nutzahl zwischen 12 und 24 auf, wobei der Rotor eine Polzahl zwischen 14 und 28 aufweist. Das kleinste gemeinsame Vielfache (Least Common Multiple, LCM) der Nutzahl und Polzahl ist größer als 60 (LCM(Q, 2p) > 60). Aufgrund des größeren LCM weist der erfindungsgemäße Elektromotor ein verringertes Rastmoment auf. Dadurch wird das Drehmoment erhöht und der NVH-Wert des Elektromotors vorteilhaft reduziert. Somit ist ein besonders geeigneter Elektromotor für einen Kühlerlüfter realisiert.
• Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Elektromotors verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators oder des Elektromotors (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.
• Vorzugsweise ist durch eine Kombination der Motortopologie und der Nut-Pol-Konfiguration sowie der Magnetwerkstoffe und Form der Rotormagnete und der Formgebung der Statorzähne eine Verringerung der Motormasse realisierbar, ohne dass dabei die Erzeugung des Motordrehmoments oder des Motorwirkungsgrads nachteilig beeinflusst werden.
• Die Amplitude der Luftspaltflussdichte (B_rad) und die Wellenform für einen gegebenen Motormagnetkreis ist ein entscheidender Faktor und eines der einflussreichsten Konstruktionsziele für die Erzeugung von Motordrehmoment und magnetischen Radialkräften.
• Hohe magnetische Flussdichten innerhalb des Spaltbereichs, zum Beispiel größer als 0,8 T (Tesla), bewirken hohe radiale elektromotorische Kräfte (Radialkräfte F_rad), welche auf die Statorzähne wirken. Ein typischer Elektromotor mit hoher Drehmomentdichte hat eine Luftspaltflussdichte von 0,8 T bis 1,2 T. In diesem Bereich ist die radiale Magnetkraft F_r quadratisch proportional zur Luftspaltflussdichte (F_rad ~ B_rad ²). Derartig hohe Radialkräfte führen im elektromotorischen Betrieb dazu, dass sich der Stator im Bereich der Anbindungsstellen der Statorzähne radial einwärts wölbt. Dies kann in unerwünschter Weise zu einer Geräuschentwicklung und/oder Vibrationen des Stators führen, wodurch die Akustik oder der NVH-Wert des Elektromotors beziehungsweise des Kühlerlüfters nachteilig beeinflusst wird.
• Wenn beispielsweise die Luftspalt-Flussdichte von 0,8 T auf 0,4 T reduziert wird, verringert sich die Radialkraft um einen Faktor 4. Eine Luftspalt-Flussdichte von 0,35 T bis 0,45 T kann hierbei durch kostengünstige Ferritmagnete mit niedriger Flussdichte B_r realisiert werden.
• In einer geeigneten Ausführung sind die Rotormagnete daher aus einem Ferrit- oder Seltenerdenmaterial hergestellt. Vorzugsweise wird hierbei ein Magnetwerkstoff oder Magnetmaterial mit einem niedrigen Flussdichte kleiner 0,5 T (Tesla), beispielsweise zwischen 0,35 T bis 0,5 T, insbesondere 0,4 T bis 0,5 T, verwendet. Die Rotormagnete sind beispielsweise als Sinterferrit, gebundene Seltenerdmagnete, oder insbesondere als gesinterten Ferritmagnete ausgeführt. Die Rotormagnete weisen hierbei beispielsweise eine bogenförmige oder kreisringsegmentförmige Querschnittsform auf. Beispielsweise befindet sich auf jeder Seite eines Magneten in flacher Abschnitt. Die Länge des Abschnitts liegt beispielsweisezwischen 0,4 mm und 0,8 mm für ausgewählte Magnetabmessungen. Dies entspricht bis zu 20 % der Gesamtlänge des Magneten in Umfangsrichtung (tangential) auf jeder Seite eines einzelnen Magneten.
• Bei niedrigen Flussdichten innerhalb des Luftspaltes, beispielsweise bei Luftspaltflussdichten kleiner als 0,45 T, wird die Fähigkeit des Elektromotors ein Drehmoment zu erzeugen eingeschränkt. Dieser Nachteil kann jedoch durch eine geeignete Motortopologie und die Nut-Pol-Konfiguration kompensiert werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Motorgeometrie oder Motortopologie ein Außenläufer verwendet. Mit anderen Worten ist der Rotor als ein Außenläufer, Außenrotor oder Außenläuferrotor ausgebildet.
• Eine Außenrotortopologie ist ein praktischer Weg zur Steigerung des Drehmoments bei annähernd gleichen äußeren Abmessungen wie bei einem Innenrotor, wenn die Luftspaltflussdichte gering ist. Das Drehmoment ist quadratisch abhängig vom Rotordurchmesser und linear proportional zur Luftspaltflussdichte. Daher kann eine sorgfältige Auslegung und Auswahl des Rotordurchmessers die Verringerung der Luftspaltflussdichte kompensieren.
• Zum Beispiel hat ein Innenrotor einen Durchmesser von Di und eine Flussdichte von Bi und ein Außenrotor hat einen Durchmesser von Do und eine Flussdichte von Bo. Hieraus kann Do ~ Di*√/(Bi/Bo) geschätzt werden. Für Di = 80 mm (Millimeter) und Bi = 0,8 T sowie Bo = 0,4 T, ergibt sich beispielsweise Do = 113 mm als Rotordurchmesser für die entsprechende Außenrotortopologie.
• In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Nutzahl kleiner als die Polzahl. In einer zweckmäßigen Ausbildung ist die Nutzahl auf 12 und die Polzahl auf 14 dimensioniert. Das kleinste gemeinsame Vielfache ist hierbei 84. Der Elektromotor weist somit eine 12-Nut-14-Pol-Kombination auf. Im Vergleich zu einem 10-Nut-12-Pol-Elektromotor wird durch die höhere Anzahl von Magnetpolen die Polteilung und somit die Rotormasse reduziert.
• Unter einer „Polteilung“ (Pole Pitch) wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine äußere Umfangslänge oder Bogenlänge entlang der Tangentialrichtung des Rotorkörpers verstanden, die sich vom tangentialen Mittelpunkt eines Rotormagneten zum tangentialen Mittelpunkt des jeweils benachbarten Rotormagneten in tangentialer Richtung erstreckt. Mit anderen Worten gibt die Polteilung den Umfangsabstand zwischen den Polmitten von benachbarten Polen an. Die Polteilung ist ein Index oder Parameter, welcher ein Maß für die radiale Dicke eines Rotorrückeneisens (Rotorjoch) ist.
• Die Polteilung ist hierbei gegeben durch das Verhältnis von Rotorumfang zu Polzahl. Entsprechend bedeutet eine höhere Anzahl von Magnetpolen eine geringere Polteilung. Je kleiner die Polteilung des Rotors ist, desto geringer ist der Fluss pro Pol und desto dünner ist die Dicke des Rotorjochs. Dadurch kann das Gewicht des Rotors - und somit des gesamten Elektromotors - erheblich reduziert werden.
• Die 12-Nut-14-Pol-Kombination weist hierbei einen relativ hohen fundamentalen Wicklungsfaktor von 0,933 auf. Unter Ausnutzung der inhärenten Charakteristik von Elektromotoren mit höherer Polzahl als Nutzahl, kann der Wicklungsfaktor durch eine Variation der Nutöffnung weiter erhöht werden, und erreicht einen Wicklungsfaktor von 0,966 bei optimaler Nutöffnung.
• Darüber hinaus reduziert eine geschickte Kombination mit Rotormagneten mit niedriger Luftspaltflussdichte und einer höheren Anzahl von Rotorpolen und Nuten die magnetische Flussdichte im gesamten Stator unter Volllast, was einen niedrigen Verlust im Kern und einen hohen Wirkungsgrad des Elektromotors zur Folge hat.
• Der optionale Magnetüberhang bei dieser Variante ist beispielsweise auf maximal 30 % der axialen Länge des Rotormagneten dimensioniert. Der Magnetüberhang ist beispielsweise kleiner als die Magnetbreite in radialer Richtung.
• Die Rotormagnete sind bogen- oder kreisringsegmentförmig, wobei die Bogenlänge für eine optimale Drehmomenterzeugung angepasst ist, wobei niedrige Drehmomentwelligkeits- und Rastmoment-Werte beibehalten werden. Die Bogenlänge der Rotormagnete variiert beispielsweise zwischen 135 und 165 elektrischen Grad.
• Der Öffnungswinkel der Nut wird vorzugsweise so gewählt, dass ein etwas höherer Wicklungsfaktor als für die Grundschwingung möglich ist, wobei die Drehmomentwelligkeit und das Rastmoment auf einem akzeptablen Niveau bleiben. Der Öffnungswinkel der Nuten variiert zwischen 4 und 7 mechanischen Grad für eine ausgewählte Geometrie.
• Beispielsweise speist eine Oberwellen- oder Harmonischeneinspeisung (harmonic injection) im Motorbetrieb Oberwellen oder Harmonische (harmonics) in die Oberfläche der Statorzähne ein. Um die Drehmomentqualität weiter zu verbessern, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung die Einspeisung von Oberwellen der 3. Ordnung in die Statorzähne implementiert und optimiert. Das Einspeisen der 3. Harmonischen in die Statorkontur ist also ein mechanischer Parameter, welcher einen Einfluss auf die Form der Flussdichte im Luftspalt hat. Die so erhaltene Form des magnetischen Flusses weist weniger harmonische Verzerrungen auf. Mit anderen Worten ist der erzeugte Fluss näher an einer reinen Sinusform.
• Die Einspeisung der Harmonischen erfolgt hierbei durch die Einspeisung eines elektrischen (Wechsel-)Stroms, welcher eine der Harmonischen entsprechende Frequenz aufweist. Durch die aktive Einspeisung oder Injektion von Harmonischen werden ein Rastmoment und eine Drehmomentpulsation des Elektromotors im Motorbetrieb reduziert.
• Zusammenfassend realisiert die Nut-Pol-Konfiguration eine erhebliche Verringerung der aktiven Masse des Elektromotors, was eine höhere Motordrehmomentdichte und damit eine Verringerung der Motorkosten für ein bestimmtes Ausgangsdrehmoment ermöglicht. Weiterhin ist keine signifikante Erhöhung der Komplexität der Motorherstellung und -montage, z. B. der Wicklungszeit, gegeben, so dass eine besonders einfache Herstellung des Elektromotors gewährleistet ist.
• In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Elektromotor insbesondere ein Antriebsmotor eines elektrischen oder elektromotorischen Kühlerlüfters eines Kraftfahrzeugs. Dadurch ist ein besonders geeigneter Kühlerlüfter realisiert. Insbesondere ist ein besonders bauraumkompakter, leistungsstarker und geräuschreduzierter Kühlerlüfter realisiert.
• Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
• 1 einen Elektromotor mit einer 12-Nut-14-Pol-Kombination,
• 2 ein Flussdichtendiagramm des Elektromotors gemäß 1,
• 3 in Draufsicht ausschnittsweise den Elektromotor, und
• 4 in Draufsicht ausschnittsweise einen Rotormagneten des Elektromotors.
• Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In der 1 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Elektromotors 2 gezeigt. Der Elektromotor 2 ist hierbei als ein elektrischer Antriebsmotor für einen nicht näher gezeigten Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs ausgeführt. Der bürstenlos ausgeführte Elektromotor 2 weist einen bewickelten Stator 4 und einen permanenterregten Rotor 6 sowie einen zwischen diesen gebildeten Luftspalt 8 (4) auf.
• Der Stator 4 weist ein stanzpaketiertes Statorblechpaket 10 mit zwölf (12) radial nach außen gerichteten Statorzähnen 12 auf. Zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 12 ist jeweils eine (Stator-)Nut 14 gebildet. Die Statorzähne 12 und Nuten 14 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
• Auf die Statorzähne 12 ist eine dreiphasige Drehfeldwicklung 16 aufgebracht, welche in der 1 beispielhaft als zwölf einzelne Spulen 18 ausgeführt ist. Die Spulen 18 sind lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen, und sind in nicht näher dargestellter Weise beispielsweise mittels einer Dreiecks- oder Sternschaltung zu der Drehfeldwicklung 16 verschaltet. Die Drehfeldwicklung 16 ist beispielsweise als eine konzentrierte Teilnutwicklung (FSCW) ausgeführt. Der Stator 4 weist hierbei eine Nutzahl von 12 auf.
• Der als Außenläufer ausgeführte Rotor 6 weist einen beispielsweise (hohl-)zylindrischen Rotorkörper als Rotorjoch 20 auf, welches radial innenseitig mit einer Anzahl von entlang einer Tangentialrichtung verteilt angeordneten permanentmagnetischen Rotormagnete 22 bestückt ist. Die Rotormagnete 22 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
• Die Rotormagnete 22 sind beispielsweise aus einem Ferrit- oder Seltenerdenmaterial hergestellt. Die Rotormagnete 22 weisen bei Raumtemperatur beispielsweise eine Flussdichte zwischen 0,4 T und 0,8 T auf. Vorzugsweise wird hierbei ein Magnetwerkstoff oder Magnetmaterial mit einem niedrigen Flussdichte kleiner 0,5 T (Tesla), beispielsweise zwischen 0,4 T bis 0,5 T, verwendet. Die Rotormagnete 22 sind beispielsweise als Sinterferrit, gebundene Seltenerdmagnete, oder insbesondere als gesinterte Ferritmagnete ausgeführt. Die Rotormagnete 22 weisen eine bogenförmige oder kreisringsegmentförmige Querschnittsform auf.
• Der Elektromotor 2 der 1 weist somit eine 12-Nut-14-Pol-Kombination auf. Das elektromagnetische Rastmoment dieser 12-Nut-14-Pol-Topologie ist aufgrund des hohen kleinsten gemeinsamen Vielfachen (LCM(Q, 2p) = LCM(12, 14) = 84) gegenüber einer 10-Nut-12-Pol-Topologie reduziert.
• Die 12-Nut-14-Pol-Kombination weist hierbei einen relativ hohen fundamentalen Wicklungsfaktor von 0,933 auf. Unter Ausnutzung der inhärenten Charakteristik von Elektromotoren mit höherer Polzahl als Nutzahl, kann der Wicklungsfaktor durch eine Variation der Nutöffnung weiter erhöht werden, und erreicht bei optimaler Nutöffnung einen Wicklungsfaktor von 0,966.
• Die Flussverknüpfung ist im Vergleich zu einer 10-Nut-12-Pol-Topologie bei dem 12-Nut-14-Pol-Elektromotor 2 aufgrund der höheren Polzahl p höher, was zu einer höheren induzierten Spannung in der Wicklung führt, und einen geringeren Magnetüberhang bei gleicher Leistung ermöglicht. Der 12-Nut-14-Pol-Elektromotor 2 kann beispielsweise Magnetüberhang auf maximal 30% der axialen Länge der Rotormagneten 22 aufweisen. Vorzugsweise ist der Magnetüberhang auf jeder Seite kleiner als die radiale Breite der Rotormagnete 22.
• Wie in dem Flussdiagramm der 2 ersichtlich ist, ist auch für den 12-Nut-14-Pol-Elektromotor 2 die globale und lokale magnetische Induktion im gesamten Stator 4 und an den Statorzähnen 12 unter Volllast niedrig.
• Die Rotormagnete 22 weisen hierbei beispielsweise eine Bogenlänge zwischen 135 und 165 elektrischen Grad auf. Der Öffnungswinkel der Nuten 14 wird vorzugsweise zwischen 4 und 7 mechanischen Grad dimensioniert.
• Um die Drehmomentqualität zu verbessern, ist beispielsweise eine Einspeisung von Oberwellen der 3. Ordnung in die Statorzähne 12 des 12-Nut-14-Pol-Elektromotor 2 implementiert und optimiert.
• Durch die kürzere Polteilung des Rotors 6 wird das Gewicht des Rotorjochs 20, der Rotormagnete 22 und der Statorbleche reduziert, während das Gewicht des Kupferdrahtes für die Drehfeldwicklung 16 im Wesentlichen gleichbleibt. Infolgedessen erreicht der 12-Nut-14-Pol-Elektromotor 2 eine um mehr als 30 % höhere Drehmomentdichte im einem 10-Nut-12-Pol-Elektromotor.
• In den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform des 12-Nut-14-Pol-Elektromotors 2 gezeigt. In dieser Ausführung weisen die Rotormagnete 22 eine modifizierte bogenförmige oder kreisringsegmentförmige Querschnittsform auf. Hierbei weist die radial innenseitige konkave Innenseite einen tangential verlaufenden Mittelabschnitt 24 auf, welcher in tangentialer Richtung beidseitig von einem flachen Abschnitt 26 flankiert ist. Der Mittelabschnitt 24 weist hierbei einen konstanten Krümmungsradius auf, wobei die stirnseitigen Abschnitte 26 im Wesentlichen abgeflacht ausgeführt sind. Die etwa geradlinigen Abschnitte 26 sind hierbei geneigt oder schräg zur Radial- und Tangentialrichtung orientiert. Durch die Abschnitte 26 ist somit der Spaltbereich zu den Statorzähnen 12 abschnittsweise vergrößert (vgl. bspw. 4). Die Länge der Abschnitte 26 liegt beispielsweisezwischen 0,4 mm und 0,8 mm für ausgewählte Magnetabmessungen. Dies entspricht bis zu 20 % der Gesamtlänge des Rotormagneten 22 in Umfangsrichtung (tangential) auf jeder Seite eines einzelnen Rotormagneten 22.
• Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
• Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

Elektromotor

4

Stator

6

Rotor

8

Luftspalt

10

Statorblechpaket

12

Statorzahn

14

Nut

16

Drehfeldwicklung

18

Spule

20

Rotorjoch

22

Rotormagnet

24

Mittelabschnitt

26

Abschnitt

Claims (7)

1. Bürstenloser Elektromotor (2) für einen Kühlerlüfter, aufweisend - einen Stator (4) mit einer Anzahl von radialen Statorzähnen (12) mit dazwischen gebildeten Nuten (14) und einer auf den Statorzähnen (12) angeordneten mehrphasigen Drehfeldwicklung (16), und - einen Rotor (6) mit einer Anzahl von permanentmagnetischen Rotormagneten (22) als Magnetpole, - wobei der Stator (4) eine Nutzahl zwischen 12 und 24 aufweist, - wobei der Rotor (6) eine Polzahl zwischen 14 und 28 aufweist, und - wobei das kleinste gemeinsame Vielfache der Nutzahl und Polzahl größer als 60 ist.
2. Elektromotor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotormagnete (22) aus einem Ferrit- oder Seltenerdematerial hergestellt sind.
3. Elektromotor (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) als ein Außenläufer ausgeführt ist.
4. Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzahl kleiner als die Polzahl ist.
5. Elektromotor (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Nutzahl 12, ist, und - dass die Polzahl 14 ist.
6. Elektromotor (2) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberwelleneinspeisung im Motorbetrieb eine dritte Oberwelle in die Statorzähne einspeist.
7. Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

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