DE202009009304U1 - External rotor motor with a 2 or more divided stator made of different materials and an integrated solenoid brake without manual release - Google Patents

External rotor motor with a 2 or more divided stator made of different materials and an integrated solenoid brake without manual release Download PDF

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Abstract

Außenläufermotor (1) mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator (2 und 4) und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) fest verbunden ist, sich über die Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) abstützt und das B-Lagerschild (15) über ein Vieleck in die Bremsscheibe (20) eingreift und der Rotor (12) am Außendurchmesser zur Aufnahme eines Trägers ausgebildet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) verklebt sind und der Rückschlussring (1) des 2- oder mehrfach geteilten Stators aus nicht-kornorientiertem Elektroblech und die Stege (5) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind und beide getrennt durch Packetieren auf Statorlänge gebracht werden und der Rückschlussring (1) am Außendurchmesser Aussparungen (2) zur Aufnahme der Stege (5) aufweist und die Stege (5) am Fußende das Gegenstück (4) zur Aussparung (2) des Rückschlussrings (1) besitzen und am Stegkopf eine Einsparung (8) zur Aufnahme des...External rotor motor ( 1 ) with a 2 or more divided stator ( 2 and 4 ) and an integrated electromagnetic brake without mechanical manual release (9), characterized in that the rotor (12) with the A-bearing plate (21) and B-bearing plate (15) is fixed, via the ball bearings (16) and (17) supported on the hub (18) and the B-bearing plate (15) via a polygon into the brake disc (20) engages and the rotor (12) is formed on the outer diameter for receiving a carrier and the inner diameter of the magnets (13) are glued and the return ring (1) of the 2 or more times divided stator made of non-grain oriented electrical steel and the webs (5) are made of grain-oriented electrical steel and both are brought separately by packaged on stator and the return ring (1) on the outer diameter recesses ( 2) for receiving the webs (5) and the webs (5) at the foot end of the counterpart (4) to the recess (2) of the return ring (1) and on the web head a saving (8) for receiving the ...

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Description

Außenläufermotor mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator aus unterschiedlichem Material und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung.External rotor motor with a 2 or more divided stator of different Material and an integrated solenoid brake without mechanical Manual release.

Außenläufermotoren sind schon seit Jahrzehnten bekannt und werden häufig als Fahrantrieb in Rollstühlen und Scootern im REHA-Bereich und in Batterie betriebenen Fahrzeugen wie Bodenreinigungsmaschinen, Fahrrädern, Golf-Caddies, Kleintransportern usw. eingesetzt. Zum Überwinden von Hindernissen wie z. B. einen Bordstein, fehlt oft die notwendige Spitzenleistung, die nur durch eine größere Bauweise des Antriebs möglich ist. Dies wiederum führt zu einem größeren Gewicht, das bei solchen Einsätzen gering sein sollte und höheren Herstellungskosten. Elektromotoren mit geteilten Statoren sind aus der DE 295 22 169 U1 oder GB 2 423 421 A sowie auch unter der Nr. 261739 des Eidgenössischen Amts für geistiges Eigentum bekannt, wobei die Einzelteile der Statoren, Steg und Rückschlussring, aus dem gleichen Material hergestellt sind und die Teilung aus Gründen der Materialreduzierung und/oder günstigerer Wickeltechnik vorgenommen wird.External rotor motors have been known for decades and are often used as travel drives in wheelchairs and scooters in the REHA area and in battery-powered vehicles such as floor cleaning machines, bicycles, golf caddies, vans and more. To overcome obstacles such. As a curb, often lacks the necessary peak power, which is possible only by a larger design of the drive. This in turn leads to a greater weight, which should be low in such applications and higher production costs. Electric motors with split stators are from the DE 295 22 169 U1 or GB 2 423 421 A as well as under the number 261739 of the Federal Intellectual Property Office, where the individual parts of the stators, web and return ring are made of the same material and the division is made for reasons of material reduction and / or more favorable winding technique.

Speziell bei Rollstühlen und Scootern im REHA-Bereich ist die in der Radnabe sitzende Elektromagnet-Bremse oft nur unhandlich und mit Kraftaufwand zu bedienen und ist in der Herstellung durch die spezielle Bedienung sehr aufwendig. Da kein Getriebe zwischen Motor und Rad existiert, benötigt die Bremse ein hohes Bremsmoment und braucht somit einen hohen Haltestrom während der Fahrt um sie offen zu halten. Dies reduziert die Reichweite des Fahrzeugs wesentlich, da der Versorgungsstrom aus der Motorbatterie kommt.specially for wheelchairs and scooters in the REHA area, the in The wheel-mounted solenoid brake often just unwieldy and to use with effort and is in the making by the special operation very expensive. Because no gearbox between engine and Rad exists, the brake needs a high braking torque and thus needs a high holding current while driving to keep her open. This reduces the range of the vehicle essential, because the supply current comes from the engine battery.

Der erfindungsgemäße Außenläufermotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil eines 2- oder mehrfach geteilten Stators, wobei dieser aus einem Rückschlussring aus nichtkornorientiertem Elektroblech mit Aussparungen am Außendurchmesser zur Aufnahme der Stege und den einzelnen Stegen aus kornorientiertem Elektroblech besteht. Der Rückschlussring kann auch in mehrere Segmente mit den gleichen Merkmalen aufgeteilt sein. Sternförmig kornorientiertes Elektroblech ist nicht herstellbar, wogegen die Stege zur Leistungssteigerung aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt werden können. Die Stege müssen so gestanzt oder gelasert werden, dass die Kornorietierung in Längsrichtung der Stege verläuft. Der Ummagnetisierungsverlust von kornorientiertem Elektroblech beträgt 0,73 W/kg und ist somit deutlich besser als bei nichtkornorientiertem Standart-Elektroblech mit 4,1 W/kg. Dadurch kann der Stegquerschnitt bei gleichem Magnetfluss verringert werden, wodurch mehr Volumen zwischen den Stegen entsteht. Mit einer zu berechnenden Kombination von Stegquerschnittreduzierung und größerem Volumen kann durch Verwendung eines dickeren Wickeldrahtes eine bis zu 54% höhere Antriebsleistung erreicht werden. Die Stege selbst können alternativ nochmals in Steg und Stegkopf geteilt sein, wobei der Stegkopf zur besseren magnetischen Leitung aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung bestehen sollte, in der Mitte eine Aussparung zur Aufnahme mit dem Stegpaket hat und für die benötigte Statorlänge hergestellt sein muss. Der Stegkopf wird nach dem Wickeln der Stegpakete mit diesen verklebt.Of the External rotor motor according to the invention The features of claim 1 has the advantage of a 2 or more times divided stator, this one from a return ring made of non-grain-oriented electrical steel with cutouts on the outside diameter for receiving the webs and the individual webs of grain-oriented Electrical sheet exists. The return ring can also be in several segments with the same characteristics be divided. star shape grain-oriented electrical sheet is not produced, whereas the Webs to increase performance from grain-oriented electrical steel can be produced. The bridges must be like that be punched or lasered, that Kornorietierung in the longitudinal direction the walkways runs. The re-magnetization loss of grain-oriented Electrical sheet is 0.73 W / kg and is thus much better as with non-grain oriented standard electric sheet with 4.1 W / kg. As a result, the web cross-section can be reduced with the same magnetic flux which creates more volume between the webs. With a to calculate combination of web cross section reduction and larger Volume can be increased by using a thicker winding wire Up to 54% higher drive power can be achieved. The bridges You can alternatively use the bridge and bridge head again be shared, with the bridge head for better magnetic conduction should consist of magnetic powder or a magnetic powder mixture, in the middle has a recess for receiving the web package and manufactured for the required stator length have to be. The web head is after winding the web packages with glued to this.

Der erfindungsgemäße Außenläufermotor nach Anspruch 1 mit einer Elektromagnet-Bremse und ohne mechanische Handlüftung hat den Vorteil, dass die Bedienung der Bremse vom Bedienpult aus einfach und leicht zugänglich erfolgen kann. Die Stromversorgung findet durch einen von der Motorbatterie getrennten Stromkreis mit eigener Batterie statt, wobei die Elektronik die Ansteuerung der Stromabsenkung ausführt. Hierdurch entfällt der aufwendige mechanische Aufbau der Handlüftung und es ergibt sich eine zusätzliche Gewichtsersparnis sowie eine wesentlich größere Reichweite des Fahrzeugs. Durch die elektronisch gesteuerte Stromabsenkung nach dem hohen Stromstoß zum Lüften der Bremse, lässt sich der Haltestrom während des Fahrbetriebs um ein Vielfaches absenken, z. B. bei einer Bremse mit 5 Nm Bremsmoment von 16 A auf 0,8 A. Mit minimalen Anpassungsänderungen können handelsübliche Elektro-Magnetbremsen eingesetzt werden.Of the External rotor motor according to the invention Claim 1 with an electromagnetic brake and without mechanical manual release has the advantage that the operation of the brake from the control panel easy and easily accessible. The power supply takes place through a circuit separate from the engine battery own battery instead, the electronics controlling the current reduction performs. This eliminates the complex mechanical Construction of the manual release and there is an additional Weight savings and a much larger Range of the vehicle. Due to the electronically controlled current reduction after the high current surge to release the brake, can the holding current while driving lower by a multiple, z. B. in a brake with 5 Nm braking torque from 16 A to 0.8 A. With minimal adjustment changes Commercially available electric magnetic brakes can be used become.

Zu den unter 2. aufgeführten Einsatzbereichen für Niedervolt gibt es im industriellen Bereich mit Netzspannung fast unendlich viele Einsatzmöglichkeiten und zwar als Innenläufer wie auch als Außenläufer: Windgeneratoren, Druckmaschinen, Fördertechnik, Zerspanungsmaschinen, Verpackungsmaschinen, Pumpenantriebe, Rührwerke, Wickelantriebe, Textilmaschinen, pharmazeutische und medizinische elektrisch betriebene Geräte, Torantriebe usw..To the applications listed under 2. for Low voltage is available in the industrial sector with mains voltage almost infinitely many uses as an inner rotor as well as external rotor: wind generators, printing machines, Conveyor technology, cutting machines, packaging machines, Pump drives, agitators, winding drives, textile machines, pharmaceutical and medical electrically powered devices, Door drives etc ..

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 6 erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be described with reference to 1 to 6 explained. Show it:

1 einen Außenläufermotor als Fahrantrieb mit 2-fach geteiltem Stator und einer Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung, bestehend aus Rückschlussring (1) und den eingepressten Stegen (5) mit der Wicklung (14) und dem Stegkopf (6), wobei der Außendurchmesser des Rotors (12) als Felge gestaltet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) aufgeklebt sind. Der Rotor (12) ist mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) verschraubt und stützt sich über die beiden Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) ab. Der Rückschlussring (1) sitzt direkt auf dem geschlossenen Gehäuse (10) der Elektromagnet-Bremse (9) die keine mechanische Handlüftung aufweist. Das Bremsgehäuse (10) ist mit Schrauben (19) mit der Nabe (18) verbunden und besitzt eine 2-seitig wirkende Bremsscheibe (20). Die Nabe (18) dient zur Aufnahme des Antriebs auf einer Welle des Fahrzeugs. Die Stromversorgung des Motors sowie die Stromversorgung und Betätigung der Elektromagnet-Bremse erfolgt über ein mehradriges Versorgungskabel (11) von der Elektronik aus. 1 an external rotor motor as travel drive with double-split stator and an electromagnetic brake without manual release, consisting of return ring ( 1 ) and the pressed-in webs ( 5 ) with the winding ( 14 ) and the bridge head ( 6 ), wherein the outer diameter of the rotor ( 12 ) is designed as a rim and on the inner diameter of the magnets ( 13 ) are glued. The rotor ( 12 ) with the A-end shield ( 21 ) and B-end shield ( 15 ) and supports itself via the two ball bearings ( 16 ) and ( 17 ) on the hub ( 18 ). The return ring ( 1 ) sits directly on the closed housing ( 10 ) of the electromagnetic brake ( 9 ) which has no mechanical hand release. The brake housing ( 10 ) is with screws ( 19 ) with the hub ( 18 ) and has a 2-sided brake disc ( 20 ). The hub ( 18 ) serves to receive the drive on a shaft of the vehicle. The power supply of the motor and the power supply and operation of the solenoid brake via a multi-core supply cable ( 11 ) from the electronics.

2 den Rückschlussring (1) mit Aussparungen (2) am Umfang des Außendurchmessers und die mit Pfeilen dargestellte Nichtkornorientierung des Materials, sowie den 1-teiligen Steg (3) aus kornorientiertem Elektroblech, wobei die benötigte Kornorientierung ebenfalls durch Pfeilrichtung dargestellt ist. 2 the return ring ( 1 ) with recesses ( 2 ) on the circumference of the outer diameter and the non-grain orientation of the material shown with arrows, as well as the 1-part web ( 3 ) of grain-oriented electrical steel, wherein the required grain orientation is also shown by the arrow.

3 ein Segment als Teil eines Rückschlussrings (1), mit der Nichtkornorientierung in Pfeildarstellung und einem 1-teiligen Steg (3) aus kornorientiertem Material. Die Kornorientierung ist ebenfalls mit einem Pfeil dargestellt. 3 a segment as part of a return ring ( 1 ), with the non-grain orientation in arrow depiction and a 1-part bridge ( 3 ) of grain-oriented material. The grain orientation is also shown with an arrow.

4 einen 2-geteilten Steg (5) aus kornorientiertem Elektroblech mit passendem Gegenstück (4) am Stegfuß zur Aufnahme im Rückschlussring (1), wobei die Korrnorientierung durch Pfeilrichtung dargestellt ist und einer Einsparung (8) an der Stegspitze zur Aufnahme des getrennten Stegkopfs (6). Der Stegkopf (6), bestehend aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung, besitzt in der Mitte eine Aussparung (7) als Gegenstück zur Aufnahme auf der Einsparung (8) des Stegpakets und muss für die benötigte Länge des Statorpakets ausgelegt sein. Der Stegkopf (6) ist in der Draufsicht und einem Schnitt A-A aufgeführt. 4 a 2-part bridge ( 5 ) of grain-oriented electrical steel with matching counterpart ( 4 ) at the web foot for insertion in the return ring ( 1 ), where the Korrnorientierung is represented by the arrow and a saving ( 8th ) at the web tip for receiving the separate web head ( 6 ). The bridge head ( 6 ), consisting of magnetic powder or a magnetic powder mixture, has in the middle of a recess ( 7 ) as a counterpart to the inclusion on the saving ( 8th ) of the web package and must be designed for the required length of the stator. The bridge head ( 6 ) is shown in plan view and a section AA.

5 eine Fertigungsmethode, bei der die kornorientierten Stege (3) (Kornorientierung mit Pfeilen dargestellt) vom Band und durch einen dünnen Steg verbunden am Stück passend für den Außendurchmesser des Rückschlussring (1) hergestellt werden können. 5 a production method in which the grain-oriented webs ( 3 ) (Grain orientation shown with arrows) from the band and connected by a thin web piece at the piece suitable for the outer diameter of the return ring ( 1 ) can be produced.

6 eine Fertigungsmethode für die Stegausführung (5), entsprechend der Ausführung von 5 6 a manufacturing method for the web execution ( 5 ), according to the execution of 5

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 29522169 U1 [0002] - DE 29522169 U1 [0002]
  • - GB 2423421 A [0002] - GB 2423421 A [0002]

Claims (12)

Außenläufermotor (1) mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator (2 und 4) und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) fest verbunden ist, sich über die Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) abstützt und das B-Lagerschild (15) über ein Vieleck in die Bremsscheibe (20) eingreift und der Rotor (12) am Außendurchmesser zur Aufnahme eines Trägers ausgebildet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) verklebt sind und der Rückschlussring (1) des 2- oder mehrfach geteilten Stators aus nicht-kornorientiertem Elektroblech und die Stege (5) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind und beide getrennt durch Packetieren auf Statorlänge gebracht werden und der Rückschlussring (1) am Außendurchmesser Aussparungen (2) zur Aufnahme der Stege (5) aufweist und die Stege (5) am Fußende das Gegenstück (4) zur Aussparung (2) des Rückschlussrings (1) besitzen und am Stegkopf eine Einsparung (8) zur Aufnahme des aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung bestehenden Stegkopfs (6) aufweisen, der mittig die passende Aussparung (7) zur Aufnahme der Stege (5) hat, für die benötigte Statorlänge ausgelegt ist und mit den Stegpaketen nach Einbringen der Wicklung (14) durch Kleben fixiert wird und die mechanische Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung (9) ein geschlossenes Gehäuse (10) aufweist, auf dessen Außendurchmesser der Rückschlussring (1) mit seinen Stegen (5), Stegkopf (6) und Wicklung (14) als kompletter Stator direkt befestigt wird und die Nabe (18) mit dem Bremsgehäuse (10), durch Schrauben (19) fest verbunden, an einem Fahrzeug drehfest befestigt wird und die Elektronik mit Stromabsenkung für die Bremse über ein mehradriges Versorgungskabel (11) die Stromversorgung des Motors und der Elektromagnet-Bremse (9), wie auch deren Betätigung und Ansteuerung garantiert und die Stromversorgung über einen eigenen, vom Motor getrennten, Stromkreislauf aufweist.External rotor motor ( 1 ) with a 2 or more divided stator ( 2 and 4 ) and an integrated solenoid brake without mechanical manual release ( 9 ), characterized in that the rotor ( 12 ) with the A-end shield ( 21 ) and B-end shield ( 15 ) is connected via the ball bearings ( 16 ) and ( 17 ) on the hub ( 18 ) and the B-end shield ( 15 ) via a polygon in the brake disc ( 20 ) and the rotor ( 12 ) is formed on the outer diameter for receiving a carrier and on the inner diameter of the magnets ( 13 ) and the return ring ( 1 ) of the 2 or more times divided stator made of non-grain oriented electrical steel sheet and the webs ( 5 ) are made of grain-oriented electrical sheet and both are brought separately by packaged on stator length and the return ring ( 1 ) on the outer diameter recesses ( 2 ) for receiving the webs ( 5 ) and the webs ( 5 ) at the foot end the counterpart ( 4 ) to the recess ( 2 ) of the return ring ( 1 ) and at the bridge head a saving ( 8th ) for receiving the web made of magnetic powder or a magnetic powder mixture ( 6 ), in the middle of the matching recess ( 7 ) for receiving the webs ( 5 ), is designed for the required stator length and with the web packages after introduction of the winding ( 14 ) is fixed by gluing and the mechanical solenoid brake without manual release ( 9 ) a closed housing ( 10 ), on the outer diameter of the return ring ( 1 ) with its webs ( 5 ), Web head ( 6 ) and winding ( 14 ) is attached directly as a complete stator and the hub ( 18 ) with the brake housing ( 10 ), by screws ( 19 ), is rotatably attached to a vehicle and the electronics with power reduction for the brake via a multi-core supply cable ( 11 ) the power supply of the motor and the electromagnetic brake ( 9 ), as well as their operation and control guaranteed and the power supply has its own, separate from the engine, electric circuit. Außenläufermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor als Innenläufer ausgelegt wird.External rotor motor according to claim 1, characterized in that the motor as an internal rotor is interpreted. Außenläufermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) einteilig aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind.External rotor motor according to claim 1 and 2, characterized in that the webs ( 3 ) are made in one piece from grain-oriented electrical steel. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegkopf (6) aus Elektroblech egal welcher Elektroblechgüte gestanzt oder gelasert und paketiert wird.External rotor motor according to claim 1 to 3, characterized in that the web head ( 6 ) made of electrical sheet metal no matter which type of sheet metal is punched or lasered and packaged. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlussring aus beliebig vielen Segmenten hergestellt wird.External rotor motor according to claim 1 to 4, characterized in that the return ring from any number of segments is produced. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend kleine Segmente (3) des Rückschlussringes (1) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt werden.External rotor motor according to claim 1 to 5, characterized in that correspondingly small segments ( 3 ) of the return ring ( 1 ) are made of grain-oriented electrical steel. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komplettwicklung direkt aufgebracht wird.External rotor motor according to claim 1 to 6, characterized in that a complete winding directly is applied. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Luftspulen eingesetzt werden.External rotor motor according to claim 1 to 6, characterized in that air coils are used. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen auf Spulenkörpern eingesetzt werden.External rotor motor according to claim 1 to 6, characterized in that coils on bobbins be used. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnet-Bremse eine mechanische Handlüftung aufweist.External rotor motor according to claim 1 to 9, characterized in that the electromagnetic brake a mechanical hand release has. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Generator hergestellt wird.External rotor motor according to claim 1 to 10, characterized in that the drive as a generator will be produced. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ohne Elektromagnet-Bremse hergestellt und diese durch einen Stator-Träger ersetzt wird.External rotor motor according to claim 1 to 11, characterized in that the drive without electromagnetic brake made and replaced by a stator-carrier becomes.
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