DE19501750A1 - Permanentmagnetmotor, insbesondere als Antriebsmotor für Servolenkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Permanentmagnetmotor, insbesondere als Antriebsmotor für Servolenkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Genutete Permanentmagnetmotoren weisen Drehmomentschwankungen mit der Nutfrequenz auf. Diese Drehmomentschwankungen treten schon bei unbestromten Motoren als Folge der magnetischen Kräfte zwischen den Permanentmagneten und dem genuteten Blechpaket auf; sie treten in der Regel viel stärker in Erscheinung, wenn der Motor bestromt wird. Diese Drehmomentschwankungen werden als Rastung oder Nutung bezeichnet.

Wenn bei einem Permanentmagnetmotor diese Rastung auftritt und an das mit dem Permanentmagnetmotor verbundene Lenkrad eines Kraftfahrzeuges übertragen wird, stellt der das Lenkrad haltende Fahrer möglicherweise eine hierdurch bewirkte, untypische Kraft fest.

Durch die DE-PS 34 40 193 ist bereits ein Elektromotor mit einem mit Permanent­ magneten versehenen Läufer und einem gewickelten Stator bekannt, bei dem die Drehmoment-Welligkeit weitgehend dadurch reduziert worden ist, daß die Reluktanz­ nuten eine Schrägung in Bezug auf die Läuferachse und die Ständernuten aufweisen, wobei der Schrägungswinkel bei Ständern mit ungerader Nutenzahl etwa der halben und bei Ständern mit gerader Nutenzahl etwa der ganzen Ständernutteilung entspricht. Da eine Schrägung in dieser Größenordnung jedoch aus fertigungstechnischen Gründen in der Regel nicht möglich ist, kann die Schrägung auch in die Magnete verlegt werden.

Weiterhin ist durch das deutsche Gebrauchsmuster G 8814 775.4 eine Gleichstrom­ maschine, insbesondere ein Elektromotor mit einem geradzahlig genuteten Anker bekannt, der in einem mit zwei Permanentmagneten versehenen Rückschlußrohr umläuft, wobei die Magnete segmentförmig ausgebildet und an der Innenwand des Rückschlußrohres in Drehrichtung des Ankers gesehen mit Abstand hintereinander angeordnet sind. Bei dieser Anordnung werden die Rastungen dadurch vermieden, daß in Umfangsrichtung des Rückschlußrohres gemessen der eine Abstand zwischen den beiden Magnetsegmenten größer ist als der andere Abstand. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände ist aber ein symmetrischer Lauf des Motors nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnetmotor, insbesondere als Antriebsmotor für Servolenkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zu schaffen, bei dem die in ihm erzeugten Rastungen derart wirksam verringert werden, daß der Fahrer während des Servolenkbetriebs im Kraftfahrzeug die Rastungen des Permanentmag­ netmotors nicht mehr wahrnimmt. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Der erfindungsgemäße Permanentmagnetmotor ermöglicht eine einfache Montage und gewährleistet, daß keine spürbaren und störenden Erschütterungen unter Zwischen­ schaltung einer mechanischen Kraftübertragung auf die Lenkung eines Kraftfahrzeuges übertragen werden. Durch eine symmetrische Anordnung der Permanentmagnete werden Drehmomentverluste und störende Radialkräfte sicher vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Permanentmagnetmotor als Antriebsmotor für eine Servolenkein­ richtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Permanentmagnetmotor gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Abwicklung der Magnetanordnung,

Fig. 4 eine Federklammer zum Halten der Permanentmagnete in Seitenansicht und

Fig. 5 einen Schnitt eines Permanentmagnetmotors mit vier Polen.

Die Fig. 1 zeigt einen Permanentmagnetmotor 1 von einer Bauart mit zwei Permanentmagnet-Feldpolen 3, 5, einem Kupplungsteil 7 und einem in einem Getriebegehäuse 9 angeordneten Untersetzungsgetriebe. Dieser Permanentmagnetmotor 1 mit zwei Polen 3, 5 kann insbesondere als Antriebsmotor für eine Servolenk­ einrichtung in Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Der Permanentmagnetmotor 1 umfaßt ein als Rückschlußgehäuse dienendes Polgehäuse 11, in dem ein auf einer Rotorwelle 13 befestigter, genuteter Anker 15 angeordnet ist. Dieser Anker 15 hat eine Mehrzahl von Zähnen 17 und Schlitzen oder Nuten 19, welche schrägverlaufend ausgebildet sind. Im Rahmen der Erfindung können diese Zähne 17 oder Nuten 19 zur Achsrichtung des Ankers 15 auch gerade verlaufen. Ein Kommutator 21 ist auf dem dem Getriebegehäuse 9 zugewandten Ende 23 der Rotorwelle 13 befestigt, der mit Kohlebürsten 25, 27 einer Bürsteneinrichtung in Kontaktverbindung steht.

Der Permanentmagnetmotor 1 hat eine Mehrzahl von aus bogenförmigen Magnet­ segmenten bestehenden Permanentmagneten 29, 31, 33, 35, die an der Innenwand 37 des zylinderförmig ausgebildeten Rückschlußgehäuses 11 in Drehrichtung des Ankers 15 gesehen, mit Abstand hintereinander befestigt sind und von denen je Pol mindestens zwei Permanentmagnete 29, 31 und 33, 35 axial hintereinanderliegend an der Innenwand 37 des Rückschlußgehäuses 11 angeordnet sind. Hierbei werden Drehmo­ mentschwankungen dadurch sicher vermieden, daß die axial hintereinanderliegenden Permanentmagnete 29, 31 und 33, 35 in Umfangsrichtung des Rückschlußgehäuses 11 mit Abstand versetzt zueinander angeordnet sind. In vorteilhafter Ausgestaltung werden die Drehmomentschwankungen bei einem Permanentmagnetmotor 1, bei dem die Zähne und Schlitze in dem Anker zur Achsrichtung des Ankers gerade verlaufen, dadurch vermieden, daß der Abstand zwischen den Permanentmagneten in Umfangsrichtung des Rückschlußgehäuses 11 eine halbe Nutteilung beträgt. Bei einem Permanentmagnet­ motor 1, bei dem die Zähne und Schlitze des Ankers weniger als eine Nutteilung schrägverlaufend ausgebildet sind, werden die Rastungen dadurch vermieden, daß die axial hintereinanderliegenden Permanentmagnete 29, 31, 33, 35 in Umfangs­ richtung um weniger als eine halbe Nutteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Die versetzt angeordneten Permanentmagnete 29, 31 und 33, 35 werden in dem Rück­ schlußgehäuse 11 dadurch sicher gehalten, daß eine gemeinsame, einteilig geformte Federklammer 63 die Verdrehung der Permanentmagnete 29,31, 33, 35 gegeneinander sicherstellen. Hierbei weisen die Federklammem 63 dem Versatz der nebeneinander liegenden Permanentmagnete 29, 31, 33, 35 entsprechend ausgebildete Verformungen zur formschlüssigen Festlegung der Permanentmagnete auf.

Die Symmetrie der Permanentmagnete 39, 31, 33, 35 bleibt derart erhalten, daß keine störenden Radialkräfte und Drehmomentverluste auftreten. Hierdurch werden bei Einsatz des Permanentmagnetmotors als Antriebsmotor für Servolenkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen spürbare Erschütterungen auf das Lenkrad sicher vermieden.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen Permanentmagnetmotor 39 mit in einem Polgehäuse 41 angeordneten vier Feldpolen 43, 45, 47, 49 und mit einer durch vier teilbaren Nutzahl dargestellt. Diese Feldpole 43, 45, 47, 49 weisen vier Permanent­ magnete 53, 55, 57, 61 auf, von denen die beiden Permanentmagnete 53 und 57 aus der gleichmäßig verteilten Lage heraus um eine halbe Nutteilung versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird bei einem Permanentmagnetmotor 39 mit vier Polen 43, 45, 47, 49 eine diametrale Magnetanordnung geschaffen, wodurch Drehmomentverluste und störende Radialkräfte sicher vermieden werden.

Die Anordnung nach Fig. 5 minimiert die Drehmomentschwankungen mit einfacher, aber nicht mit doppelter Nutfrequenz. Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß ausgehend von einer in Umfangsrichtung gleichmäßigen Magnetverteilung von vier Permanentmagneten ein erster Permanentmagnet um ein viertel Nutteilung, ein zweiter um eine halbe Nutteilung und ein dritter um eine dreiviertel Nutteilung versetzt angeordnet sind. Die teilweise größeren Abstände zwischen den Permanentmagneten ermöglichen das Anbringen von größeren Teilen, z. B. von Widerständen an der Innenwand 37 des Rückschlußgehäuses.

Claims (7)

1. Permanentmagnetmotor, insbesondere als Antriebsmotor für Servolenk­ einrichtungen in Kraftfahrzeugen mit einem Polgehäuse, einem in diesem Polgehäuse angeordneten genuteten Anker, der eine Anzahl von Nuten umfaßt, die durch die Polzahl ganzzahlig teilbar ist, und mit aus bogenförmigen Magnetsegmenten bestehenden Permanentmagneten, die an der Innenwand eines zylinderförmig ausgebildeten Rückschlußgehäuses in Drehrichtung des Ankers gesehen, mit Abstand hintereinander befestigt sind und von denen je Pol mindestens zwei Permanentmagnete axial hintereinanderliegend an der Innenwand des Rückschlußgehäuses angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axial hintereinanderliegenden Permanentmagnete (29, 31; 33, 35) zumindest in Umfangsrichtung des Rückschlußgehäuses (11) im Winkel versetzt zueinander angeordnet sind.

2. Permanentmagnetmotor nach Anspruch 1, wobei die Nuten in dem Anker in Achsrichtung des Ankers gerade verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverschiebung in Umfangsrichtung des Rückschlußgehäuses (11) zwischen den axial hintereinander liegenden Permanentmagneten eine halbe Nutteilung beträgt.

3. Permanentmagnetmotor nach Anspruch 1, wobei die Nuten des Ankers in Achsrichtung des Ankers um weniger als eine Nutteilung schrägverlaufend ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die axial hintereinanderliegenden Permanentmagnete (29, 31; 33, 35) in Umfangs­ richtung des Rückschlußgehäuses (11) um weniger als eine halbe Nutteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Permanentmagnetmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axial hintereinanderliegenden und in Umfangs­ richtung versetzt in dem Rückschlußgehäuse (11) angeordneten Permanent­ magnete (29, 31; 33, 35) beidseitig durch je eine gemeinsame, einteilig geformte Federklammer (63, 64) auf Abstand gehalten werden.

5. Permanentmagnetmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammer (63, 64) dem Versatz der nebeneinanderliegenden Permanent­ magnete (29, 31; 33, 35) entsprechend ausgebildete Verformungen zur formschlüssigen Festlegung der Permanentmagnete (29, 31; 33, 35) aufweisen.

6. Permanentmagnetmotor mit vier Polen in Kraftfahrzeugen mit einem Polge­ häuse, einem in diesem Polgehäuse angeordneten, genuteten Anker, der eine Anzahl von Nuten umfaßt, die durch die Polzahl ganzzahlig teilbar ist, und mit aus bogenförmigen Magnetsegmenten, die an der Innenwand eines zylinder­ förmig ausgebildeten Rückschlußgehäuses in Drehrichtung des Ankers ge­ sehen, mit Abstand hintereinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Permanentmagnete (53, 57) ausgehend von der gleichmäßig verteilten Winkellage um eine halbe Nutteilung in Umfangs­ richtung versetzt angeordnet sind.

7. Permanentmagnetmotor mit vier Polen in Kraftfahrzeugen mit einem Polge­ häuse, einem in diesem Polgehäuse angeordneten, genuteten Anker, der eine Anzahl von Nuten umfaßt, die durch die Polzahl ganzzahlig teilbar ist, und mit aus bogenförmigen Magnetsegmenten, die an der Innenwand eines zylinder­ förmig ausgebildeten Rückschlußgehäuses in Drehrichtung des Ankers ge­ sehen, mit Abstand hintereinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der gleichmäßig verteilten Winkellage ein Permanent­ magnet um eine viertel Nutteilung, ein zweiter um eine halbe Nutteilung und ein dritter um ein dreiviertel Nutteilung in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.