DE19901310A1

DE19901310A1 - DC motor, especially brushless one

Info

Publication number: DE19901310A1
Application number: DE19901310A
Authority: DE
Inventors: Christian Reimann
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 1999-10-14

Abstract

A DC motor, especially a brushless one, has a multi-pole stator and a multi-pole rotor that has opposite poles at pole boundaries in the peripheral direction. The end sections of the rotor lying opposite one another are arranged in twisted fashion relative to one another. The pole boundaries (7,8) of the rotor (1) are arranged in continuously twisted fashion with respect to the rotor's longitudinal axis. The poles (3-6) consist of an untwisted magnetisable base material and the poles are magnetised in twisted fashion. The rotor is designed to be subdivided in the longitudinal direction. The stator has windings which are arranged in twisted fashion in the opposite sense to the poles of the rotor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, insbeson dere bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem mehrpoligen Stator und einem mehrpoligen Rotor, welcher an Polgrenzen in Umfangsrichtung gegeneinanderliegende Pole hat, wobei die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Rotors gegeneinander verdreht angeordnet sind.The invention relates to a DC motor, in particular their brushless DC motor, with a multi-pole Stator and a multi-pole rotor, which at pole boundaries has opposite poles in the circumferential direction, wherein the opposite end portions of the rotor are arranged rotated against each other.

Bürstenlose Gleichstrommotoren werden in vielfältiger Weise angewandt und zeichnen sich durch große Lebens dauer, Wartungsfreiheit und vergleichsweise geringe Herstellungskosten aus. Je nach Bauart ergibt sich bei solchen Motoren ein mehr oder weniger ausgeprägtes Rastmoment.Brushless DC motors are becoming more diverse Wisely applied and characterized by great life duration, freedom from maintenance and comparatively low Manufacturing costs. Depending on the type, such engines a more or less pronounced Cogging torque.

Es wurde bereits ein Gleichstrommotor beschrieben, bei dem das Rastmoment dadurch vermindert wird, dass die Pole des Rotors in axialer Richtung geteilt und um einen be stimmten Winkel gegeneinander versetzt sind. Zur Herab setzung des Rastmomentes sind die Nuten des Stators schräg zur Drehachse anzuordnen oder eine ungerade Anzahl von Nuten vorzusehen.A DC motor has already been described in which the cogging torque is reduced by the fact that the poles of the rotor in the axial direction and divided by a be agreed angles are offset from each other. To come down Setting the cogging torque are the grooves of the stator to be arranged at an angle to the axis of rotation or an odd number of grooves.

Es wurde auch schon ein entsprechender Gleichstrommotor vorgeschlagen, dessen in axialer Richtung geteilte Pol hälften um ein bestimmtes Maß ihres Umfanges gegeneinander versetzt sind. Hiermit soll eine wesentliche Abnahme des Rastmomentes bei gleichzeitig lediglich geringer Abnahme des Motormomentes verbunden sein.It also became a corresponding DC motor proposed whose pole divided in the axial direction halves by a certain measure of their circumference are offset from each other. Hereby one significant decrease in cogging torque at the same time associated only slight decrease in engine torque be.

Nachteilig bei den beschriebenen Gleichstrommotoren wirkt sich vor allem der erhebliche Aufwand bei der Herstellung der gegeneinander versetzten Polabschnitte aus. Hierzu müssen die massiven Magnete in axialer Richtung geteilt und in einem weiteren Arbeitsschritt versetzt zusammenge fügt werden oder es werden einzelne Magnetsegmente auf einen Kern versetzt aufgeklebt. Beide Varianten sind mit einer Vielzahl von Arbeitsschritten verbunden, die so die Herstellungskosten erheblich ansteigen lassen.A disadvantage of the DC motors described especially the considerable effort involved in the production of the staggered pole sections. For this the massive magnets must be divided in the axial direction and put together in a further step be added or individual magnetic segments glued a core staggered. Both variants are included a large number of work steps connected, so the Manufacturing costs increase significantly.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Gleichstrommotor der genannten Art derart auszuführen, dass die genannten Vorteile verschränkter Pole mit einem erheblich verringerten Aufwand in der Herstellung er reicht werden. Gleichzeitig soll ein Verfahren zur Her stellung eines solchen Gleichstrommotors geschaffen wer den.The invention is therefore based on the problem of a Execute DC motor of the type mentioned in such a way that the mentioned advantages of entangled poles with one significantly reduced manufacturing effort be enough. At the same time, a method for manufacturing position of such a DC motor who created the.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Polgrenzen des Rotors gegenüber einer Rotorlängsachse stufenlos verschränkt angeordnet sind. Hierdurch kann eine Verschränkung der Pole des Rotors erreicht werden, ohne hierzu die Pole in axialer Richtung teilen zu müs sen. This problem is solved according to the invention in that the pole boundaries of the rotor with respect to a longitudinal axis of the rotor are arranged in a stepless cross. This can the poles of the rotor are interlaced, without having to split the poles in the axial direction sen.

Man könnte daran denken, die verschränkten Pole einzeln aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material auszuschneiden und anschließend auf der Rotorachse anein anderzufügen. Besonders einfach ist der Gleichstrommotor jedoch gestaltet, wenn die Pole aus einem unverschränk ten, magnetisierbaren Grundmaterial bestehen und die Pole verschränkt aufmagnetisiert sind. Hierdurch kann der Mon tageaufwand für das Ausschneiden von Polkörpern und das Verbinden der Polkörper mit der Rotorachse entfallen. Der Rotor kann beispielsweise aus einem Ferrit-Hohlzylinder als Grundmaterial bestehen.You could think of the crossed poles individually made of a magnetic or magnetizable material cut out and then together on the rotor axis add. The DC motor is particularly simple however, if the poles are made from an unconvoluted th, magnetizable base material and the poles are entangled magnetized. As a result, the Mon daily effort for cutting out polar bodies and that There is no need to connect the pole body to the rotor axis. Of the Rotor can, for example, from a ferrite hollow cylinder exist as basic material.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist hierbei besonders einfach herzustellen, bei der der Rotor in Längsrichtung geteilt ausgeführt ist. Diese Ausführung ermöglicht eine einfache Verbindung der Rotorhalbschalen mit der Achse.A further development of the invention is special here easy to manufacture, with the rotor in the longitudinal direction is divided. This version enables easy connection of the rotor half shells with the axis.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Stator Wicklungen auf weist, die gegenüber den Polen des Rotors gegensinnig verschränkt angeordnet sind. Die Verschränkung der Pole des Stators kann im Vergleich zu unverschränkten Wicklun gen verringert ausgeführt werden, wodurch sich die Her stellung vereinfachen lässt.It is also advantageous if the stator windings points opposite to the poles of the rotor are arranged entangled. The entanglement of the poles of the stator can be compared to unconvoluted winding conditions are reduced, which causes the Her position can be simplified.

Das zweitgenannte Problem, die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines für einen bürstenlosen Gleichstrom motor ausgeführten mehrpoligen Rotors durch Aufmagneti sieren von Polen auf ein magnetisierbares Material mit tels eines Magnetisierwerkzeuges, wobei die einander ge genüberliegenden Endabschnitte des Rotors gegeneinander verdreht angeordnet sind, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Magnetisierwerkzeug auf das zu magneti sierende Material verschränkt aufgesetzt wird. Hierdurch werden stufenlos verschränkte Polflächen in nur einem einzigen Arbeitsgang auf das magnetisierbare Material aufgebracht. Das auch als Magnetisierjoch bekannte Werk zeug weist hierzu eine entsprechend der gewünschten Polfläche ausgeformte Kontaktfläche auf.The second problem, the creation of a procedure to produce one for a brushless direct current Motor-made multi-pole rotor by magnet from Poland to a magnetizable material means of a magnetizing tool, the one another opposite end sections of the rotor against each other are arranged twisted, according to the invention solved that the magnetizing tool on the magneti material is placed cross-wise. Hereby become continuously interlocked pole faces in only one single operation on the magnetizable material upset. The work, also known as the magnetizing yoke This has a tool corresponding to the desired one Pole surface formed contact surface.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer perspektivischen Dar stellung eine Vorderansicht eines Rotors 1 eines erfin dungsgemäßen Gleichstrommotors. Dieser Rotor 1 hat eine vordere Stirnfläche 2 mit vier jeweils durch N und S ge kennzeichneten Polen 3, 4, 5, 6, welche jeweils durch Polgrenzen 7, 8 voneinander abgetrennt sind.The invention permits various embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below. This shows in a perspective Dar position a front view of a rotor 1 of an inventive DC motor. This rotor 1 has a front end face 2 with four poles 3 , 4 , 5 , 6 , each identified by N and S, which are each separated by pole boundaries 7 , 8 .

Auf einer rückwärtigen Stirnfläche 9 sind diese Pole 3, 4, 5, 6 als Pole 3a, 4a, 5a, 6a dargestellt. Die Pole 3, 4, 5, 6 verlaufen über die gesamte Länge des Rotors 1. Zu erkennen ist, dass diese Pole 3/3a, 4/4a, 5/5a, 6/6a über die Länge des Rotors um einen Winkel α verschränkt sind. Die Pole 3, 4, 5, 6 verlaufen deshalb nicht axial, vielmehr bilden sie eine Schraubenlinie mit geringer Steigung, so, als wären die beiden Stirnflächen 2 und 9 um den Winkel α zueinander verdrillt. Der Winkel α entspricht dabei einer Teilung des Stators.On a rear end face 9 , these poles 3 , 4 , 5 , 6 are shown as poles 3 a, 4 a, 5 a, 6 a. The poles 3 , 4 , 5 , 6 run over the entire length of the rotor 1 . It can be seen that these poles 3/3 a, 4/4 A, 5 / 5A, 6 6 a are folded over the length of the rotor by an angle α /. The poles 3 , 4 , 5 , 6 therefore do not run axially, rather they form a helix with a small pitch, as if the two end faces 2 and 9 were twisted by the angle α to one another. The angle α corresponds to a division of the stator.

Nicht dargestellt wurde der Stator des Elektromotors, welcher vorteilhafterweise gegenüber den Polen 3, 4, 5, 6 des Rotors 1 gegensinnig verschränkte Wicklungen aufwei sen kann. Ebenfalls nicht gezeigt ist, dass der Rotor 1 aus Fertigungsgründen in Längsrichtung geteilt ausgeführt sein kann.Not shown was the stator of the electric motor, which can advantageously have opposite windings opposite the poles 3 , 4 , 5 , 6 of the rotor 1 . It is also not shown that the rotor 1 can be made divided in the longitudinal direction for manufacturing reasons.

Claims

1. DC motor, in particular brushless DC motor, with a multi-pole stator and a multi-pole rotor which has poles lying opposite one another in the circumferential direction at pole boundaries, the opposite end sections of the rotor being arranged rotated relative to one another, characterized in that the pole boundaries ( 7 , 8 ) of the rotor ( 1 ) with respect to the longitudinal axis of the rotor are arranged in an infinitely variable manner.

2. DC motor according to claim 1, characterized in that the poles ( 3 , 4 , 5 , 6 ) consist of an unentangled th, magnetizable base material and the poles ( 3 , 4 , 5 , 6 ) are magnetized entangled.

3. DC motor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 1 ) is designed divided in the longitudinal direction.

4. DC motor according to one of the preceding claims, characterized in that the stator has windings which are arranged opposite to the poles ( 3 , 4 , 5 , 6 ) of the rotor ( 1 ) in opposite directions.

5. Method of making one for a brushless one DC motor executed multi-pole rotor Magnetizing poles onto a magnetizable mate rial by means of a magnetizing tool, the one against the opposite end portions of the rotor are arranged twisted each other, characterized net that the magnetizing tool to magnetize on that material is placed cross-wise.