EP1977498A1 - Elektromotor - Google Patents

Elektromotor

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EP1977498A1
EP1977498A1 EP06807041A EP06807041A EP1977498A1 EP 1977498 A1 EP1977498 A1 EP 1977498A1 EP 06807041 A EP06807041 A EP 06807041A EP 06807041 A EP06807041 A EP 06807041A EP 1977498 A1 EP1977498 A1 EP 1977498A1
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EP
European Patent Office
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electric motor
cup
housing
projection
coolant
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Withdrawn
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EP06807041A
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English (en)
French (fr)
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Christian Lavall
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K9/193Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the invention relates to an electric motor and to a use of the electric motor.
  • the invention is therefore based on the object to provide an electric motor with which it is possible to dissipate the resulting engine heat relatively quickly from the range of the engine.
  • the invention is further based on the object to provide a special use of the electric motor.
  • the object underlying the invention is achieved by an electric motor with a rotor, at least two magnet segments and a housing in which a sleeve made of plastic is arranged around the housing, which has on its outer side at least one helically extending projection, and in which Cuff a cup-shaped outer lid is arranged at the Inside the at least one spirally extending projection rests, wherein the cup-shaped outer lid has a coolant inlet and a coolant outlet.
  • the sleeve made of plastic for example, be made of polyamide. It is, for example, mounted on the housing or molded onto the housing.
  • the plastic may contain carbon fiber components or other fillers.
  • the at least one helically extending projection may be formed differently in cross section.
  • the cup-shaped outer lid has a coolant inlet and a coolant outlet, wherein, for example, aqueous solutions can be used as the coolant.
  • a flow space for the coolant forms between the sleeve and the cup-shaped outer lid in the region of the at least one helically extending projection, it being ensured that the plastic sleeve is surrounded by coolant almost uniformly. It has surprisingly been found that the engine heat can dissipate relatively quickly from the range of the electric motor when the sleeve of plastic is so washed with coolant. The adverse heat accumulation due to the slow heat removal to the ambient air are completely avoided.
  • a preferred embodiment of the invention is that the sleeve made of plastic contains a metal-containing filler. This favors the heat dissipation in an advantageous manner, which can be used as metals, for example, copper or silver.
  • a metal-containing filler in addition to metal compounds thus pure metals are used, which incorporated, for example in the form of leaflets or discs in the plastic become.
  • the projection is chamfered on both sides, wherein the inclination angle a to the longitudinal axis in the range of 50 ° to 90 °.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the height H of the projection is between 1 and 2 mm.
  • a single helically extending projection is arranged, which extends from the coolant inlet to the coolant outlet. It is advantageous that the sleeve made of plastic can be manufactured in series in a simple manner and at the same time a uniform heat dissipation over the longitudinal side of the electric motor is ensured.
  • a further preferred embodiment of the invention is that the cup-shaped outer cover made of aluminum and the housing made of steel.
  • the cup-shaped outer lid can be produced as standard in a particularly advantageous manner in a casting process, wherein at the same time the housing can act as a return ring. So can be dispensed with the additional arrangement of a return ring in a particularly advantageous manner.
  • the invention is finally the use of the electric motor for actuating camshafts in motor vehicles. Especially with electric motors that drive camshafts in motor vehicles, the previous removal of engine heat is problematic. This problem can be solved particularly advantageous by the formation of the flow space, wherein as a coolant in a particularly advantageous manner, water can be removed from the cooling circuit of the motor vehicle.
  • Fig. 1 shows the electric motor without commutator in longitudinal section.
  • Fig. 2 shows the detail A of FIG. 1 in an enlarged view.
  • Fig. 1 the electric motor without a commutator is shown in longitudinal section, which has a rotor 1, two magnetic segments 2, 2 'and a housing 3.
  • a sleeve 6 is arranged made of plastic, which has on its outer side at least one helically extending projection 6 '.
  • a cup-shaped outer lid 7 is arranged, on the inside of the at least one spirally extending projection 6 'is present, wherein the cup-shaped outer lid 7 has a coolant inlet 8 and a coolant inlet 9.
  • a coolant for example, water from the cooling circuit of a motor vehicle can be used, provided that the electric motor is used to actuate camshafts in motor vehicles.
  • the coolant then flows through the coolant inlet 8 and the coolant outlet 9 in the direction of the arrow.
  • the rotor 1 is rotatably supported via the shaft 4, wherein a ball bearing 5 serves as a bearing.
  • a ball bearing 5 serves as a bearing.
  • the arrangement of the projection 6 ' ensures that almost the entire outer surface of the sleeve 6 is flushed over the longitudinal direction of the electric motor with coolant.
  • the cup-shaped outer lid 7 made of aluminum and the housing 3 made of steel, which is also advantageous for the removal of engine heat. This is additionally promoted by the incorporation of a metallic filler in the plastic of the sleeve 6.
  • FIG. 2 the detail A of FIG. 1 is shown enlarged.
  • the height H of the projection 6 ' is in the range between 1 and 2 mm. This has proved to be particularly advantageous for many purposes.
  • the ratio of the mean distance a to the height H is in a particularly advantageous manner between 1.9 and 2.2. It is particularly advantageous if the spiral running
  • Projection is bevelled on both sides, wherein the inclination angle a to the longitudinal axis in the range of 50 ° to 90 °. Under the inclination angle a is then in each case the smallest angle between the longitudinal axis or one of their parallels and the bevelled outside of the

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Abstract

Der Elektromotor weist einen Rotor (1), mindestens zwei Magnetsegmente (2, 2') sowie ein Gehäuse (3) auf. Um das Gehäuse (3) ist eine Manschette (6) aus Kunststoff angeordnet, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung (6') aufweist. Um die Manschette (6) ist ein becherförmiger Außendeckel (7) angeordnet, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung (6') anliegt. Der becherförmige Außendeckel (7) weist einen Kühlmitteleintritt (8) und einen Kühlmittelaustritt (9) auf. Gegenstand ist ferner die Verwendung des Elektromotors zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen.

Description

Beschreibung
Elektromotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor sowie auf eine Verwendung des Elektromotors.
Elektromotoren sind bekannt. In der DE 102 26 976 Al wird ein Elektromotor mit einem mehrpoligen Rotor und einem mehrpoligen Stator beschrieben. Der Elektromotor ist von Statorwicklungen umgebenen, radial zum Rotor weisenden Statorpolen versehen. Zwischen dem Stator und Rotor ist eine sich mindestens über die Länge des Rotors erstreckende, starre Isolierhülse angeordnet, die radial zum Rotor angeordnete Vorsprünge aufweist, wobei jeweils ein Vorsprung zwischen zwei benachbart angeordneten Statorpolen angeordnet ist. Bei dem Einsatz von Elektromotoren unterschiedlicher Bauart ist es in der Regel nachteilig, dass im Betrieb eine Motorwärme entsteht, die entsprechend abzuführen ist. In der Regel geschieht dies über die Umgebungsluft, wobei jedoch in vielen Fällen nicht verhindert werden kann, dass es zu nachteiligen Wärmestaus kommt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die anfallende Motorwärme relativ schnell aus dem Bereich des Motors abzuführen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine spezielle Verwendung des Elektromotors zu schaffen .
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit einem Rotor, mindestens zwei Magnetsegmenten und einem Gehäuse gelöst, bei dem um das Gehäuse eine Manschette aus Kunststoff angeordnet ist, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung aufweist, und bei dem um die Manschette ein becherförmiger Außendeckel angeordnet ist, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt aufweist. Die Manschette aus Kunststoff kann beispielsweise aus Polyamid gefertigt sein. Sie wird beispielsweise auf das Gehäuse aufgezogen oder an das Gehäuse angespritzt. Der Kunststoff kann Kohlefaseranteile oder andere Füllstoffe enthalten. Der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung kann im Querschnitt verschiedenartig ausgebildet sein. Er erstreckt sich in Längsrichtung des Motors, wobei zu gewährleisten ist, dass er an der Innenseite des becherförmigen Außendeckels anliegt, wobei eine Dichtwirkung zu erreichen ist. Der becherförmige Außendeckel weist einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt auf, wobei als Kühlmittel beispielsweise wässrige Lösungen eingesetzt werden können. Durch die Anordnung des mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprungs bildet sich zwischen der Manschette und dem becherförmigen Außendeckel im Bereich des mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprungs ein Strömungsraum für das Kühlmittel aus, wobei sichergestellt ist, dass die Manschette aus Kunststoff nahezu gleichmäßig von Kühlmittel umspült wird. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich die Motorwärme relativ schnell aus dem Bereich des Elektromotors abführen lässt, wenn die Manschette aus Kunststoff derart mit Kühlmittel umspült wird. Die nachteiligen Wärmestaus infolge der nur langsamen Wärmeabfuhr an die Umgebungsluft werden dabei vollständig vermieden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Manschette aus Kunststoff einen metallhaltigen Füllstoff enthält. Dies begünstigt die Wärmeabfuhr in vorteilhafter Weise, wobei als Metalle beispielsweise Kupfer oder Silber eingesetzt werden können. Als metallhaltiger Füllstoff kommen neben Metallverbindungen somit auch Reinmetalle zum Einsatz, die beispielsweise in Form von Blättchen oder Scheiben in den Kunststoff eingearbeitet werden. Ferner ist es besonders vorteilhaft möglich, den Kunststoff mit einem Glasfaserzusatz zu versehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorsprung beidseitig abgeschrägt ausgebildet, wobei der Neigungswinkel a zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt. Diese konstruktive Ausgestaltung des Vorsprungs gewährleistet einen Betrieb für vielerlei Einsatzzwecke und vereinfacht die Fertigung des Elektromotors, so dass eine Serienfertigung auf relativ einfache Weise realisiert werden kann .
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Höhe H des Vorsprungs zwischen 1 und 2 mm beträgt. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise ein relativ guter Strömungsquerschnitt erzielt, wobei gleichzeitig der erforderliche Bauraum optimiert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung angeordnet, der sich vom Kühlmitteleintritt zum Kühlmittelaustritt erstreckt. Dabei ist vorteilhaft, dass die Manschette aus Kunststoff auf einfache Weise serienmäßig gefertigt werden kann und gleichzeitig eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über die Längsseite des Elektromotors sichergestellt wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der becherförmige Außendeckel aus Aluminium und das Gehäuse aus Stahl bestehen. Der becherförmige Außendeckel kann dadurch in besonders vorteilhafter Weise in einem Gießverfahren serienmäßig hergestellt werden, wobei gleichzeitig das Gehäuse als Rückschlussring wirken kann. So kann auf die zusätzliche Anordnung eines Rückschlussringes in besonders vorteilhafter Weise verzichtet werden. Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des Elektromotors zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen. Gerade bei Elektromotoren, die Nockenwellen in Kraftfahrzeugen antreiben, ist die bisherige Abfuhr der Motorwärme problematisch. Dieses Problem lässt sich besonders vorteilhaft durch die Ausbildung des Strömungsraums lösen, wobei als Kühlmittel in besonders vorteilhafter Weise Wasser aus dem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs entnommen werden kann .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1, Fig. 2) näher und beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt den Elektromotor ohne Kommutator im Längsschnitt.
Fig. 2 zeigt das Detail A gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
In Fig. 1 ist der Elektromotor ohne Kommutator im Längsschnitt dargestellt, der einen Rotor 1, zwei Magnetsegmente 2, 2' und ein Gehäuse 3 aufweist. Um das Gehäuse 3 ist eine Manschette 6 aus Kunststoff angeordnet, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung 6' aufweist. Um die Manschette 6 ist ein becherförmiger Außendeckel 7 angeordnet, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung 6' anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel 7 einen Kühlmitteleintritt 8 und einen Kühlmitteleintritt 9 aufweist. Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser aus dem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, sofern der Elektromotor zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Das Kühlmittel durchströmt dann den Kühlmitteleintritt 8 und den Kühlmittelaustritt 9 in Pfeilrichtung. Der Rotor 1 ist dabei über die Welle 4 drehbar gelagert, wobei als Lager ein Kugellager 5 dient. Als mindestens ein spiralförmig verlaufender Vorsprung 6' ist dabei ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung 6' angeordnet, der sich vom Kühlmitteleintritt 8 zum Kühlmittelaustritt 9 erstreckt. Durch die Anordnung des Vorsprungs 6' ist sichergestellt, dass nahezu die gesamte Außenfläche der Manschette 6 über die Längsrichtung des Elektromotors mit Kühlmittel umspült wird. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung bestehen der becherförmige Außendeckel 7 aus Aluminium und das Gehäuse 3 aus Stahl, was sich ebenfalls vorteilhaft für die Abfuhr der Motorwärme auszeichnet. Dies wird zusätzlich durch die Einarbeitung eines metallischen Füllstoffs in den Kunststoff der Manschette 6 begünstigt.
In Fig. 2 ist das Detail A gemäß Fig. 1 vergrößert dargestellt. Die Höhe H des Vorsprungs 6' liegt im Bereich zwischen 1 und 2 mm. Dies hat sich für vielerlei Einsatzzwecke besonders vorteilhaft bewährt. Das Verhältnis des mittleren Abstands a zur Höhe H liegt in besonders vorteilhafter Weise zwischen 1,9 und 2,2. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der spiralförmig verlaufende
Vorsprung beidseitig abgeschrägt ausgebildet ist, wobei der Neigungswinkel a zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt. Unter dem Neigungswinkel a ist dann jeweils der kleinste Winkel zwischen der Längsachse beziehungsweise einer ihrer Parallelen und der abgeschrägten Außenseite des
Vorsprungs anzusehen. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel optimiert, was zu einer besonders vorteilhaften Abfuhr von Motorwärme führt .

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotor mit einem Rotor (1), mindestens zwei
Magnetsegmenten (2, 2') und einem Gehäuse (3), bei dem um das Gehäuse (3) eine Manschette (6) aus Kunststoff angeordnet ist, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung (6') aufweist, und bei dem um die Manschette (6) ein becherförmiger Außendeckel (7) angeordnet ist, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung (6') anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel (7) einen Kühlmitteleintritt (8) und einen Kühlmittelaustritt (9) aufweist .
2. Elektromotor nach Anspruch 1, bei dem die Manschette (6) aus Kunststoff einen metallhaltigen Füllstoff enthält.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Vorsprung (6') beidseitig abgeschrägt ausgebildet ist, wobei der Neigungswinkel a zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt.
4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Höhe H des Vorsprungs (6') zwischen 1 und 2 mm beträgt.
5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung (6') angeordnet ist, der sich vom Kühlmitteleintritt (8) zum Kühlmittelaustritt (9) erstreckt.
6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der becherförmige Außendeckel (7) aus Aluminium und das Gehäuse (3) aus Stahl bestehen.
7. Verwendung des Elektromotors nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen.
EP06807041A 2005-11-02 2006-10-06 Elektromotor Withdrawn EP1977498A1 (de)

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