DE4234017A1

DE4234017A1 - External rotor type DC motor - has T=shaped stator poles with centre line at angle to radial direction

Info

Publication number: DE4234017A1
Application number: DE4234017A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Amrhein; Martin Burgbacher
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1991-10-12
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2012-10-10
Also published as: DE4234017B4

Abstract

The collectorless DC motor has a cylindrical air-gap between the stator and the external permanent magnet rotor (11, 16) exhibiting a trapezoidal magnetisation with small gaps (17) between the poles. The electromagnetic drive torque is provided via the stator windings (23, 24), the stator poles (18) having a T shaped cross-section, with the centre line of each stator pole lying at an angle to the radial direction of between 3 and 10 degrees, e.g. of between 4 and 5 degrees. Pref. the stator pole centre line is perpendicular to the pole end face. ADVANTAGE - Improved motor efficiency or torque while allowing mass prodn.

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenläufermotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an external rotor motor according to the preamble of claim 1.

Zu solchen Motoren gehört ein oszillierendes erregendes Feld (sogenannte zweipulsige Motoren), wobei je 360° el. zwei er regende Strompulse die Wicklung durchfließen. Ferner gehört zu solchen Motoren im allgemeinen eine etwa trapezförmige Mag netisierung des permanent magnetischen Rotors (in Drehrichtung über einer Polteilung), wobei die Pollücken zwischen den Rotor polen klein sind. Diese Verhältnisse sind in der DE-PS 23 46 380 vorbeschrieben.Such an engine includes an oscillating excitation field (so-called two-pulse motors), whereby each 360 ° el. two exciting current pulses flow through the winding. Heard further to such motors generally an approximately trapezoidal mag netization of the permanent magnetic rotor (in the direction of rotation over a pole pitch), the pole gaps between the rotor poland are small. These relationships are in the DE-PS 23 46 380 described above.

Ein Motor dieser eingangs genannten Art ist in der DE-OS 31 49 766 weitergebildet, wobei dieser zweipulsige Motor mit Reluktanzhilfsmoment weiterverbessert werden soll. Der Luft spalt bei derartigen Motoren ist über einer Polteilung in Dreh richtung abnehmend, bzw. hat zumindest abnehmende Zonen über einer Polteilung des Stators.A motor of this type is in DE-OS 31 49 766 further developed, this two-pulse engine with Reluctance auxiliary torque is to be further improved. The air gap in such motors is rotating over a pole pitch decreasing direction, or at least has decreasing zones a pole pitch of the stator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Motoren vor allem im Sinne der Massenfertigung und des Wirkungsgrades bzw. des Drehmomentes weiter zu verbessern.The invention has for its object such motors especially in terms of mass production and efficiency or to further improve the torque.

Diese Motoren sind oft als sogenannte Außenläufermotoren ausge bildet, wie das aus den genannten Schriften schon bekannt ist. Auch zeigt die DE-OS 31 49 766 bereits einen topfförmigen Außenrotor, der hier insbesondere als tiefgezogenes Weicheisen teil im wesentlichen wie eine Rotorglocke ausgebildet ist. Auf der zylindrischen Innenwand dieser tiefgezogenen Rotorglocke sind die umlaufenden Permanentmagnete des Rotors befestigt. Bei einem derartigen Motor ist auch eine intensive Kühlung nötig, vor allem für die im allgemeinen auf der offenen Seite der Rotorglocke angeordnete Motorelektronik; jedoch benötigt auch das Lagersystem eine gute Kühlung bzw. erbringt diese eine lange Lebensdauer.These motors are often designed as so-called external rotor motors forms, as is already known from the mentioned writings. DE-OS 31 49 766 already shows a pot-shaped one External rotor, which in particular as a deep-drawn soft iron is designed essentially like a rotor bell. On the cylindrical inner wall of this deep-drawn rotor bell the rotating permanent magnets of the rotor are attached. With such an engine there is also intensive cooling necessary, especially for those generally on the open side the motor electronics arranged in the rotor bell; however needed the storage system also provides good cooling or provides this a long lifespan.

Ersichtlich ist diese intensive Kühlung nicht von der Art des Motors an sich abhängig. Außerdem gibt es bei Außenläufermotoren bereits Kühlungslösungen diverser Art, siehe die DE-PS 9 69 793 oder die DE-PS 22 29 671, wo im Bereich einer Außen rotorglocke Lüftungsmaßnahmen vorgesehen sind.Obviously, this intensive cooling is not of the type of Motors depend on itself. There are also external rotor motors cooling solutions of various types already, see DE-PS 9 69 793 or DE-PS 22 29 671, where in the area of an outside rotor bell ventilation measures are provided.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln des Anspruchs 1 gelöst, und die Unteransprüche bilden die Erfindung weiter. Zum Teil haben diese Maßnahmen selbständige Bedeutung.The object is achieved by the means of claim 1, and the subclaims further develop the invention. Have some these measures have independent importance.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren für Ausfüh rungsbeispiele beschrieben.In the following the invention is based on figures for execution described examples.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigtFurther details and advantageous developments of the Er invention result from the following and in the drawing shown embodiment and from the Subclaims. It shows

Fig. 1 ein axialer Schnitt durch die Rotationsachse eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außenläufer motors, Fig. 1 is an axial section of an external rotor motor according to the invention by the axis of rotation of one embodiment,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of a section according to line II-II of Fig. 1,

Fig. 2a einen Schnitt gemäß Linie IIa-IIa der Fig. 2, Fig. 2a shows a section along the line IIa-IIa of Fig. 2,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Statorblechausschnitt mit zu gehörigem Rotorsektor, der beim Motor nach der Fig. 1 verwendet wird, etwa 4 : 1 vergrößert, Figure 3 is a plan view of a rotor Statorblechausschnitt with gehörigem to sector, which is used in the motor of FIG 1, about 4:. 1 enlarged.

Fig. 4 einen kompletten Blechschnitt analog Fig. 3, in natürlicher Größe und gegenüber Fig. 3 spiegelverkehrt dargestellt,Shown Fig. 4 a complete sheet metal section analogous to FIG. 3, in natural size and with respect to FIG. 3 in mirror image,

Fig. 5 eine Draufsicht gemäß Linie V-V der Fig. 1, Fig. 5 is a plan view according to line VV of Fig. 1,

Fig. 6 Schaubilder zur Erläuterung der Erfindung. Fig. 6 diagrams for explaining the invention.

Fig. 1 zeigt etwa in natürlicher Größe einen Außenläufermotor 10 mit einer tiefgezogenen Rotorglocke 11 aus Stahl, die in ihrer Mitte über eine Buchse 12 mit einer Welle 13 verbunden ist, welch letztere innerhalb des Motors 10 in Lagern 14 gelagert ist. Fig. 1 shows approximately in natural size an external rotor motor 10 with a deep-drawn rotor bell 11 made of steel, which is connected in the middle via a bushing 12 to a shaft 13 , the latter being mounted in bearings 14 within the motor 10 .

In die Innenseite 15 der Rotorglocke 11 ist ein Magnetring 16 eingeklebt. Der Magnetring 16 ist radial magnetisiert und hat 10 Pole, vgl. Fig. 3, in der zwei Rotorpole dargestellt sind. Die Pollücken des Rotormagneten 16 sind mit 17 bezeichnet und können leicht geschrägt sein; Fig. 3 zeigt eine ungeschrägte Pollücke 17.A magnetic ring 16 is glued into the inside 15 of the rotor bell 11 . The magnetic ring 16 is magnetized radially and has 10 poles, cf. Fig. 3, in which two rotor poles are shown. The pole gaps of the rotor magnet 16 are designated 17 and can be slightly beveled; Fig. 3 shows a pole gap ungeschrägte 17th

Die Rotorpole haben jeweils eine etwa trapezförmige Magnetisie rung, und die Pollücken 17 sind schmal und haben jeweils eine Breite im Bereich von etwa 5 . . . 20° el., d. h. bei den Rotorpolen ist der Bereich mit etwa konstanter Induktion groß, wie das im DBP 23 46 380 ausführlich beschrieben ist.The rotor poles each have an approximately trapezoidal magnetization, and the pole gaps 17 are narrow and each have a width in the range of approximately 5. . . 20 ° el., Ie the area around the rotor poles with approximately constant induction is large, as is described in detail in DBP 23 46 380.

Das Statorblechpaket 18 ist - außer am Luftspalt 19 - z. B. mit Kunststoff so umspritzt, daß sich Wickelkörper bilden, und in diese sind zehn Statorwicklungen eingewickelt, von denen in Fig. 3 nur die Wicklungsquerschnitte 23, 24 des einen Statorpols der Fig. 3 sichtbar sind. Die Wicklungen sind so geschaltet, wie das Fig. 1 des DBP 23 46 380 oder die Bilder 2 und 3 des Auf satzes von Müller "Zweipulsige kollektorlose Gleichstrommotoren" in der Zeitschrift "asr-digest für angewandte Antriebstechnik", Heft 1-2/1977, zeigen. Pro Rotordrehung von 360° el. werden also der Wicklung zwei Stromimpulse zugeführt , die typisch je weils eine Dauer von weniger als 180° el. haben, so daß Lücken im elektromagnetischen Antriebsmoment entstehen. Diese Lücken werden durch ein Reluktanzmoment gefüllt, wie das Fig. 6 im Be reich der Stellen 91 zeigt. Um unnötige Längen zu vermeiden, wird zu diesen Punkten ausdrücklich auf die genannten Veröffent lichungen verwiesen.The stator core 18 is - except for the air gap 19 - z. B. overmolded with plastic so that winding form, and in this ten stator windings are wrapped, of which in Fig. 3 only the winding cross sections 23, 24 of a stator pole of Fig. 3 are visible. The windings are switched as Fig. 1 of the DBP 23 46 380 or the pictures 2 and 3 of the set of Müller "Two-pulse collectorless DC motors" in the magazine "asr-digest for applied drive technology", issue 1-2 / 1977 , demonstrate. For each rotor rotation of 360 ° el. Two current pulses are fed to the winding, which typically each have a duration of less than 180 ° el., So that gaps arise in the electromagnetic drive torque. These gaps are filled by a reluctance moment, as shown in FIG. 6 in the area 91 Be. In order to avoid unnecessary lengths, reference is expressly made to the publications mentioned regarding these points.

Die Drehrichtung des Motors ist in Fig. 3 mit 26 bezeichnet.The direction of rotation of the motor is designated by 26 in FIG. 3.

Das Statorblechpaket 18 ist innen mit einer Öffnung 27 versehen, durch welche das Lagerrohr 15 durchragt, in dem sich in der Praxis auch die Lager 14 für den Rotor befinden können.The stator laminated core 18 is provided on the inside with an opening 27 through which the bearing tube 15 extends, in which the bearings 14 for the rotor can also be located in practice.

An der Unterseite des Motors 10, bezogen auf Fig. 1, befindet sich eine Leiterplatte 29, die an Vorsprüngen 35 des Flansches befestigt ist und die, wie dargestellt, Anschlußstifte, Bauele mente und evtl. einen Hallgenerator trägt. Der Hallgenerator wäre von der Mitte der betreffenden Nutöffnung um einen Winkel entgegen der Drehrichtung 26 versetzt. Der Winkel hat bevorzugt eine Größe von etwa 0 . . . 5° el. Der Hallgenerator kann genauso wie beim DBP 23 46 380 zum Steuern der Ströme in den Wicklungen 23/24 dienen und wird vom Magnetfeld des Rotormagneten 16 gesteuert. - Die einzelnen Anschlüsse der Wicklungen sind an entsprechenden Punkten der Leiterplatte 29 festgelötet.On the underside of the motor 10 , based on Fig. 1, there is a printed circuit board 29 which is attached to projections 35 of the flange and which, as shown, carries pins, components and possibly a Hall generator. The Hall generator would be offset from the center of the slot opening concerned by an angle counter to the direction of rotation 26 . The angle preferably has a size of approximately 0. . . 5 ° el. The Hall generator may be used as well as at the DBP 23 46 380 for controlling the currents in the windings 23/24 and is controlled by the magnetic field of the rotor magnet 16. - The individual connections of the windings are soldered to corresponding points on the circuit board 29 .

Das Statorblechpaket 18 hat, wie in Fig. 3 dargestellt, zehn ausgeprägte Pole 40, 41, 42, 43 . . . 49 von identischer Form, die durch Notöffnungen 84 getrennt sind, welche zu Nuten 85 führen, in die gemäß Fig. 3 der Draht so eingeführt wird, daß die Wick lungen mit ihren unterschiedlichen "Paketquerschnitten" 23, 24 sich bilden. As shown in FIG. 3, the stator laminated core 18 has ten salient poles 40, 41, 42, 43. . . 49 of identical shape, which are separated by emergency openings 84 , which lead to grooves 85 , into which, according to FIG. 3, the wire is inserted so that the windings with their different "package cross sections" 23, 24 form.

Fig. 3 zeigt maßstäblich in stark vergrößertem Maßstab den Ver lauf des Luftspalts 19 über einer Polbreite, also über 180° el. Dieser Luftspaltverlauf ist bei allen zehn Statorpolen derselbe und wird deshalb nur für den Statorpol 40 dargestellt. Fig. 3 shows the scale of the air gap 19 over a pole width, ie over 180 ° el. This air gap profile is the same for all ten stator poles and is therefore only shown for the stator pole 40 .

An der Stelle 50, also in Fig. 3 auf dem rechten oberen Polhorn 51, befindet sich die Stelle kleinsten Luftspalts, und an der Stelle 52, also in Fig. 3 auf dem linken Polhorn 53, befindet sich die Stelle größten Luftspalts. Der Rotormagnet 16 ist ebenso wie beim DBP 23 46 380 etwa trapezförmig magnetisiert und hat, wie bereits erläutert, enge (magnetische) Pollücken 17 zwischen seinen Polen. Im Ruhezustand , also wenn der Motor 10 stromlos ist, stellen sich diese Lücken 17 den Stellen 52 größten Luftspalts gegenüber, wie das in Fig. 3 angedeutet ist (Nulldurchgang des Reluktanzmoments). Zwischen den Stellen 50 und 52 nimmt der Luftspalt 19 monoton zu, und zwar nimmt er, wie dargestellt, von der Stelle 50 ausgehend entgegen der Dreh richtung etwa auf der ersten Hälfte des Polbogens langsam und auf der zweiten Hälfte des Polbogens stärker zu. Dieser Ver lauf ist durch die numerischen Werte gemäß Fig. 7 charakteri siert. Dieser Sektor, z. B. für den Statorpol 40, geht an der Stelle 50 etwa tangential in einen angenäherten Hüllzylinder 49 über. Diese Ausbildung hat stanztechnisch Vorteile. Dieser Sektor erstreckt sich also z. B. beim Statorpol 40 von der Stelle 50 bis etwa zur Stelle 52. Die Ausbildung der anderen Statorpole ist völlig gleichartig, wie Fig. 4 klar zeigt.At the point 50 , that is to say in FIG. 3 on the right upper pole horn 51 , there is the point of the smallest air gap, and at point 52 , that is to say in FIG. 3 on the left pole horn 53 , there is the point of the largest air gap. The rotor magnet 16 , like the DBP 23 46 380, is magnetized approximately trapezoidally and, as already explained, has narrow (magnetic) pole gaps 17 between its poles. In the idle state, that is to say when the motor 10 is de-energized, these gaps 17 face the locations 52 with the largest air gap, as is indicated in FIG. 3 (zero crossing of the reluctance torque). Between the points 50 and 52 , the air gap 19 increases monotonously, namely it increases, as shown, starting from the point 50 against the direction of rotation slowly on the first half of the polar arc and more strongly on the second half of the polar arc. This course is characterized by the numerical values according to FIG. 7. This sector, e.g. B. for the stator pole 40 , passes at approximately 50 tangentially into an approximate envelope cylinder 49 . This training has advantages in terms of punching technology. So this sector extends z. B. at stator pole 40 from position 50 to approximately 52nd The design of the other stator poles is completely the same, as FIG. 4 clearly shows.

In Fig. 3 ist die Stelle kleinsten Luftspalts des Statorpoles 40 mit 50 bezeichnet. Man erkennt, daß von der Stelle 50 zur Stelle 52 in einem kleinen Drehwinkelbereich von etwa dem Zweifachen der Breite der Nutöffnung 84 eine starke Luftspalt zunahme in Drehrichtung erfolgt, und daß anschließend der Luftspalt 19 zunächst ebenfalls wieder stark abnimmt. In Fig. 3, the point of smallest air gap stator pole 40 is designated 50. It can be seen that from point 50 to point 52 there is a strong increase in the air gap in the direction of rotation in a small angle of rotation range of approximately twice the width of the slot opening 84 , and that the air gap 19 then initially also decreases again sharply.

Die Form des Reluktanzmoments wird bei Motoren dieser Art in Verbindung mit trapezförmiger Rotormagnetisierung weitgehend durch die Art der Zu- und Abnahme des Luftspalts 19 bestimmt. Läuft die Pollücke 17 vom Punkt 50 zum Punkt 52, so entsteht ein starkes antreibendes Reluktanzmoment, das in Fig. 6 mit 75 bezeichnet ist. Dieses antreibende Reluktanzmoment ent steht während eines Zeitraumes, während dessen dem Rotor 16 kein elektromagnetisches Drehmoment zugeführt wird, vergleiche Fig. 6 die kurzen Lücken (Pfeile 76).The shape of the reluctance torque in motors of this type in connection with trapezoidal rotor magnetization is largely determined by the type of increase and decrease in the air gap 19 . If the pole gap 17 runs from point 50 to point 52 , a strong driving reluctance moment arises, which is denoted by 75 in FIG. 6. This driving reluctance torque arises during a period during which no rotor torque is being supplied to the rotor 16 , see FIG. 6 the short gaps (arrows 76 ).

Läuft anschließend der Rotor 16 - elektromagnetisch angetrie ben - weiter, so durchläuft die Pollücke 17 den Luftspaltbe reich von 52 bis 50, wobei ein bremsendes Reluktanzmoment er zeugt wird, das in Fig. 6 mit 77 bezeichnet ist. Günstig ist hierbei, daß dieses bremsende Reluktanzmoment relativ gleich mäßig ist.Then the rotor 16 - electromagnetically driven ben - continues, the pole gap 17 passes through the air gap area from 52 to 50 , whereby a braking reluctance torque is generated, which is designated in FIG. 6 with 77 . It is favorable here that this braking reluctance torque is relatively even.

Man erreicht so zum einen, daß auch bei relativ starker trockener Reibung, wie sie für manche Anwendungen charakteri stisch ist, z. B. für Plattenspeicherantriebe, der Rotor stets in eine richtige Startstellung kommt, die in Fig. 3 mit 52 be zeichnet ist, also der in Fig. 3 dargestellten Rotorstellung entspricht, bei der die Pollücken 17 der Statorstelle 52 gegen überliegt.One achieves on the one hand that even with relatively strong dry friction, as is characteristic for some applications, z. B. for disk storage drives, the rotor always comes into a correct starting position, which is marked in FIG. 3 with 52 be, so corresponds to the rotor position shown in Fig. 3, in which the pole gaps 17 of the stator 52 is opposite.

Zum anderen ergibt sich trotz dieses Verfahrens des bremsenden Reluktanzmoments 72 ein günstiger Verlauf des Gesamtmoments, (s. 79 in Fig. 6).On the other hand, despite this method of braking reluctance torque 72, the overall torque is favorable (see FIG. 79 in FIG. 6).

Ein solcher Motor vereinigt also in sich die - an sich gegen sätzlichen - Forderungen nach sicherem Anlauf bei trockener Reibung und nach einem weitgehend gleichmäßigen Gesamtmoment. Da der Anlauf naturgemäß bei niedriger Reibung um so leichter erfolgt, eignen sich erfindungsgemäße Motoren für ein großes Anwendungsspektrum, vom Gerätelüfter bis zum Magnetplattenspeicher. Such an engine combines the - in itself against additional - demands for safe start-up in a dry Friction and after a largely uniform overall torque. Because the start-up is naturally easier with low friction takes place, motors according to the invention are suitable for a large one Range of applications, from device fans to magnetic disk storage.

Zum Erzielen eines raschen Stromanstiegs nach der Kommutie rung, d. h. zum Erzielen einer "frühen" Kommutierung, kann man auch den Hallgenerator in der neutralen Zone belassen und statt dessen beim Rotormagneten die Pollücken dort etwas versetzen, wo dieser Rotormagnet den Hallgenerator steuert. Es ergibt sich dann eine kompliziertere Form der Rotormagneti sierung, aber ebenfalls eine "frühe" Kommutierung. To achieve a rapid increase in current after commutation tion, d. H. to achieve an "early" commutation, one can also leave the Hall generator in the neutral zone and instead the pole gaps there with the rotor magnet move where this rotor magnet controls the Hall generator. This results in a more complicated form of the rotor magnet tion, but also an "early" commutation.

Fig. 7 gibt eine Auflistung von Stützpunkt-Koordinaten für die exakte Außenstatorkontur gemäß Fig. 3. In Fig. 3 sind die X- und Y-Achse eingezeichnet. Diese optimale Außenkontur für den Statorpol ergibt sich bei einem zehnpoligen Motor, zugehörig eine mechanische Poltei lung von 36° mechanisch, das sind 180° el. Wie in Fig. 3 auch zu sehen, ist ein relativ kleiner Polspalt 17, der vorzugsweise zur Rotationsachse einen kleinen Winkel in seiner axialen Erstreckung bildet, vorgesehen. Der Luftspaltdurchmesser des Motors ist, wie Fig. 4 in natürlicher Größe zeigt, etwa 75 mm. FIG. 7 gives a list of reference point coordinates for the exact outer stator contour according to FIG. 3. The X and Y axes are shown in FIG. 3. This optimal outer contour for the stator pole results in a ten-pole motor, associated with a mechanical pole separation of 36 ° mechanically, that is 180 ° el. As can also be seen in FIG. 3, there is a relatively small pole gap 17 , which is preferably one to the axis of rotation forms a small angle in its axial extent. The air gap diameter of the engine, as shown in Fig. 4 in natural size, is about 75 mm.

Im Falle dieses Ausführungsbeispiels mit zehn Stator polen ist das günstig, weil die Ausnutzung der Stator wicklung (aktives Kupfer) relativ gut ist, da die Pol zahl groß ist. Der Motor sollte im Bereich zwischen 8 und 12 Polen bei etwa 1500 U/min betrieben werden, weil bei höherer Drehzahl und bei großer Polzahl ande rerseits die Wirbelstromverluste und die Geräuschemp findlichkeit des Motors zunehmen.In the case of this embodiment with ten stators Poland is cheap because of the use of the stator winding (active copper) is relatively good because the pole number is large. The engine should be in the range between 8 and 12 poles are operated at about 1500 rpm, because at higher speeds and with a large number of poles, other on the other hand the eddy current losses and the noise sensitivity of the engine.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß im Bereich 1000 bis 1500 U/min der Motor 8- bis 12-, vorzugsweise 10polig ausgebildet werden kann, während beim Betrieb von ca. 2000 U/min, also etwa zwischen 1500 und 2200 U/min, die Polzahl 4 bis 8, vorzugsweise 6 sein sollte, weil dann auch noch eine gute Kupferausnutzung gegeben ist (kleine Wickelköpfe), jedoch eine noch höhere Drehzahl eine höhere Betriebsfrequenz und größere Ge räuschempfindlichkeit bedeutete, so daß man deshalb die Polzahl niedriger legt.It has proven to be favorable that in the range of 1000 up to 1500 rpm the motor 8- to 12-, preferably Can be formed 10-pin while in operation of approx. 2000 rpm, i.e. between 1500 and 2200 rpm, the number of poles 4 to 8, preferably 6 should, because then also good copper utilization is given (small winding heads), but an even higher one Speed a higher operating frequency and larger Ge Sensitivity to noise meant that the Number of poles lower.

Bei höherer Polzahl kann man eine gegenüber der Stan dardblechdicke 0,5 mm reduzierte Blechstärke von 0,35 mm verwenden, damit die Eisenverluste verringert sind. Diese besondere Eisenblechstärke ist wohl im Falle eines 6poligen Motors noch nicht notwendig.With a higher number of poles, one can be compared to the Stan dard sheet thickness 0.5 mm reduced sheet thickness of Use 0.35mm to reduce iron loss are. This particular sheet iron thickness is probably the case a 6-pole motor is not yet necessary.

Wie Fig. 3/4 anschaulich zeigt, sind die Mittellinien der Statorpolkerne gegen die Drehrichtung aus der Ra dialen geneigt, hier um einen Winkel von 4° mechanisch. Die hochpolige Anordnung erlaubt auch, z. B. hier die 10polige, einen sehr großen Lagerraum, weil die Joch dicke sehr klein gehalten werden kann; die Jochdicke ist etwa gleich groß wie die Statorpolhorndicke, so daß der Innendurchmesser des Statorblechpaketes etwa den halben Durchmesser aufweist wie der Luftspaltdurchmesser, was eine sehr hochwertige Lagerung ermöglicht.As Fig. 3/4 clearly shows, the center lines of the stator pole cores are inclined against the direction of rotation from the dials, here mechanically at an angle of 4 °. The multi-pole arrangement also allows, for. B. here the 10-pole, a very large storage space, because the yoke thickness can be kept very small; the yoke thickness is approximately the same size as the stator pole horn thickness, so that the inside diameter of the stator laminated core has about half the diameter of the air gap diameter, which enables very high-quality storage.

Fig. 8 zeigt die Gegen-EMK 80, d. h. die wicklungsinduzierte Span nung bei Rotation ohne Erregung, und ist ein Abbild der wirksamen Rotormagnetisierung, wie sie von der Wicklung auf genommen wird. Diese sollte auch möglichst trapezförmig sein, nicht nur die Rotormagnetisierung selbst. Die Fig. 8 zeigt, daß diese Back-EMF relativ gut schon tra pezförmig gestaltet ist, das hängt mit der Verdickung des linken Statorpolhorns gemäß Fig. 3 zusammen. Bei gleicher radialer Dicke des linken und rechten Stator polhorns würde das Dach der Back-EMF 81 stärker geschrägt sein. Das ist für das elektromotorische Verhalten an sich weniger günstig. Andererseits ergibt sich eine ge wisse Neigung durch den veränderlichen Luftspalt unver meidlich. Fig. 8 shows the back EMF 80 , ie the winding-induced voltage when rotating without excitation, and is an image of the effective rotor magnetization, as is taken up by the winding. This should also be as trapezoidal as possible, not just the rotor magnetization itself. FIG. 8 shows that this back EMF is relatively well designed in a trapezoidal shape, which is related to the thickening of the left stator pole horn according to FIG. 3. With the same radial thickness of the left and right stator polhorns, the roof of the Back-EMF 81 would be more sloping. This is less favorable in itself for the electromotive behavior. On the other hand, a certain inclination is inevitable due to the variable air gap.

Durch die Verdickung des linken Statorpols 53 ergibt sich ein radial kürzerer, aber umfangsmäßig breiterer Raum für das Leiterpaket 23, und durch die Schrägung des Stiels des T-förmigen Hammerstatorpols wird unter dem dünneren Pol 51 der radiale Raum für das Leiterpaket 24 größer, und in Umfangrichtung wird der Raum bis zur Polteilungs grenze umfangsmäßig enger. Die "Pakete" 23/24 gehören jeweils zu ein und derselben konzentrierten Statorpol wicklung, hier z. B. für den Pol 40 (Fig. 3).The thickening of the left stator pole 53 results in a radially shorter, but circumferentially wider space for the conductor pack 23 , and the bevel of the stem of the T-shaped hammer stator pole under the thinner pole 51 increases the radial space for the conductor pack 24 , and in The circumferential direction narrows the circumference up to the pole division limit. The "packages" 23/24 each belong to one and the same concentrated stator winding, here. B. for the pole 40 ( Fig. 3).

In den Fig. 1, 2 und 5 ist die Umspülung des Wicklungspaketes 18 der Lager 14, des Magneten 16, der motorinternen Elektronik, des Flansches 65 und des Lagerrohres durch einen erzwungenen Luftstrom dargestellt. So wird eine intensive Kühlung der elektronischen Bauteile, eine höhere Lebensdauer, größere Leistungsreserven und eine bessere Motorausnutzung erreicht.In Figs. 1, 2 and 5, the flushing of the winding package 18 of the bearing 14, the magnet 16, the engine-internal electronics of the flange 65 and the bearing tube is represented by a forced air stream. In this way, intensive cooling of the electronic components, a longer service life, greater power reserves and better engine utilization are achieved.

Am Außenläufermotor ist ein Lüfterrad 60 (axial und radial) am Rotorglockenboden 61 befestigt.On the external rotor motor, a fan wheel 60 (axially and radially) is attached to the rotor bell base 61 .

Am Rotorboden 61 sind entsprechende Durchbrüche 62 angebracht. Eine weitere Öffnung ist im Luftspalt zwischen Rotorglocke 11 und Flansch 65, gegebenenfalls mit Zusatzdurchbrüchen am Flansch 65 oder am Glockenmantel.Corresponding openings 62 are provided on the rotor base 61 . Another opening is in the air gap between the rotor bell 11 and flange 65 , possibly with additional openings on the flange 65 or on the bell shell.

Die Montage des Lüfterrades 60 wird mittels Schnappverbindungen, Preßpassung oder Klebung vorgenommen. Die Ausführung des Lüfterrades ist vorzugsweise so, daß zwei Stellungen reali sierbar sind, wobei in einer ersten Stellung der Rotorglocken boden 61 geschlossen und in einer zweiten Stellung geöffnet ist (s. Fig. 1, 2 und 5). Zudem führt dies zur Realisierung einer Verdrehsicherung.The assembly of the fan wheel 60 is carried out by means of snap connections, press fit or gluing. The design of the fan wheel is preferably such that two positions are realisable, with the bottom of the rotor bells 61 closed in a first position and open in a second position (see FIGS. 1, 2 and 5). In addition, this leads to the realization of an anti-rotation device.

Weitere Funktionen des Lüfterrades werden erreicht durch:Further functions of the fan wheel are achieved by:

- recesses (pockets) for the introduction of balancing material,
- protruding pins, flags, etc., for balancing can be clipped off
- Lugs 93 , which form a stop surface 95 for the magnetic ring assembly 16 for a defined axial magnetic ring position in the outer rotor pot.

Die Wicklung 23/24, die Lager 14 und die Leistungshalbleiter sind auf einem thermisch gut leitenden Material zur Vergrößerung der Kühlfläche angeordnet. Dadurch wird gute Wärmeableitung be wirkt, deren Realisation durch das integrierte Flansch-Lager rohr-System geschieht.The winding 23/24, the bearing 14 and the power semiconductors are arranged on a thermally well conductive material to increase the cooling surface. This ensures good heat dissipation, the realization of which is done by the integrated flange bearing tube system.

Die Kühlwirkung wird noch verstärkt, wenn ein Hauptlüfterrad 90 (als Axial- oder Radiallüfter ausgebildet ist und entsprechend den gestrichelten Pfeilen 96, 97 Strömungen ausbildet), auf den Rotormantel 11 aufgezogen wird. Im Betrieb stellt sich dann im Einsaugbereich 99 (Umgebung Rotorboden) ein starker Unterdruck ein. Dies führt zu einer effektiven Unterstützung und somit Vergrößerung des motorinternen Volumenstromes, so daß sich bei dieser Kombination erstaunlich niedrigere Lager-, Wicklungs-, Magnet- und Leistungshalbleitertemperaturen ergeben.The cooling effect is further enhanced if a main fan wheel 90 (designed as an axial or radial fan and forms flows in accordance with the dashed arrows 96, 97 ) is mounted on the rotor jacket 11 . During operation, a strong negative pressure then arises in the intake area 99 (around the rotor floor). This leads to effective support and thus an increase in the internal volume flow of the motor, so that this combination results in surprisingly lower bearing, winding, magnet and power semiconductor temperatures.

Claims

1. external rotor motor, in particular a two-pulse collectorless DC motor ( 10 ) with an approximately cylindrical air gap,
with a permanent magnetic outer rotor ( 11, 16 ), the magnetization of which is approximately trapezoidal and has narrow gaps ( 17 ) in the magnetization between poles, with means for detecting the rotational position, which in the area have an alternating field and thus a gap-containing electromagnetic drive torque via the winding which generates them ( 23, 24 ) control,
and with a magnetically effective air gap, which generates a reluctance torque above the angle of rotation, between the outer circumference of the T-shaped stator poles ( 18 ) and the opposite circumference of the rotor ( 16 ), which air gap, seen in the direction of rotation ( 26 ), increases and decreases , a groove ( 44 ) being located at both ends of a stator pole arc (τρ), which opens towards the air gap ( 19 ),
characterized in that the center line of the stator pole core (handle of the hammer) is inclined to the radial to the axis of rotation GE.

2. external rotor motor according to claim 1, characterized in that the center line is a straight line and is at an angle of 3 to 10 ° with the radial preferably 4 to 5 °.

External rotor motor according to claim 1 or 2, characterized in that the straight center line is lowered lies right on the lower flanks of the stator pole horns, whereby these stator pole horns are preferred in the direction of rotation reduce in their radial thickness.

4. External rotor motor after one of claims 1 to 3, characterized in that when looking at the rotation The left stator looks in a clockwise direction polhorn is thicker than the right one, preferably both Stator pole horns essentially each to the middle straight line vertical surface (between the Curves to the stator pole end and to the inner groove wall) which reduction is preferably 10 to 30, is in particular 20% (based on the average radial thickness of the pole horns.

5. External rotor motor after one of claims 1 to 4, characterized in that the engine four to eight pole, preferably six-pole, and before is preferably operated at about 2000 rpm.

6. External rotor motor according to one of claims 1 to 4, there characterized in that the engine four to twelve is poled and associated with about a Stellbe range from 6000 rpm to 1000 rpm.

7. External rotor motor, in particular according to one of claims 1-6, characterized in that it has an axially or radially promoting main fan wheel ( 90 ) on its radial rotor outer surface, with outflow openings ( 62 ) being provided in the end region of the rotor (input side) preferably cooperate with an external auxiliary fan wheel ( 60 ).

8. External rotor motor according to claim 7, characterized in that the bell-shaped outer rotor ( 11 ) in the bottom ( 61 ) has a plurality, preferably three, openings ( 62 ) with an externally on the bottom ( 61 ) axially placed impeller ( 60 ) (preferably Radial impeller) interact.

9. External rotor motor according to claim 8, characterized in that the impeller ( 60 ) has a plurality of, preferably three, chambers ( 64 ) provided with essentially radially directed boundary walls ( 63 ).

10. External rotor motor according to claim 9, characterized in that the chambers ( 64 ) are only open to the openings ( 62 ) in the bottom ( 61 ) and to their outer circumference.

11. External rotor motor according to claim 10, characterized in that the chambers ( 64 ) have an approximately sector-shaped shape in the axial view and their radial extension is substantially longer than their axial.

12. External rotor motor according to one of claims 8 to 11, characterized in that in the rotor base ( 61 ) axially opposite flange ( 65 ) throughflow openings ( 66 ) and / or in the region of the rotor edge, a flow openings (gap 67 ) are provided.