KR20170075660A - 전기 기계 - Google Patents

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KR20170075660A
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써니 창
마우래드 버코욱
토마스 수세미흘
다니엘 피더링
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브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트 뷔르츠부르크
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Abstract

본 발명은 자동차의 전기 기계(14), 특히, 머신 축(22)을 중심으로 회전가능하도록 장착되는 회전자(24)를 구비하는, 조정 드라이브(16) 또는 라디에이터 팬(90)의 전기 기계(14)에 관한 것이다. 회전자(24)는 반경 방향(R)으로 배열되는 다수의 영구 자석들(36)을 가지며, 각각의 영구 자석(36)은 자기 접선 방향(T)으로 한 면은 강한 자속(38)을 갖고 한 면은 약한 자속(40)을 갖는다. 영구 자석들(36)이 접선 방향(T)으로 인접할 경우, 상이한 면들(38, 40)이 서로를 향해 지향된다. 본 발명은 또한 전기 기계(14)를 제조하는 방법(82) 및 전기 기계(14)의 회전자(24)뿐만 아니라 전기 기계(14)를 갖는 자동차의 조정 드라이브(16)에 관한 것이다.

Description

전기 기계{Electric Machine}
본 발명은 자동차의 전기 기계에 관한 것이다. 전기 기계는 발전기이지만, 특히, 전기 모터인 것으로 이해된다. 전기 기계는 바람직하게는 조정 드라이브의 컴포넌트, 이를 테면, 기어박스 액추에이터 또는 라디에이터 팬이다. 본 발명은 또한 전기 기계를 제조하기 위한 방법 및 자동차의 조정 드라이브뿐만 아니라 전기 기계의 회전자에 관한 것이다.
자동차의 적어도 부분적으로 자동화된 기어박스들에서, 개별 시프트 스테이지들(기어들)이 기어박스 액추에이터에 의해 설정된다. 이를 위해, 기어박스 액추에이터는 소위 시프트 핑거 및 전기 모터를 가지며, 시프트 핑거는 전기 모터에 의해 조정될 수 있다. 개별 시프트 스테이지들은 시프트 핑거에 의해 선택되므로, 이러한 이유로, 시프트 핑거의 포지션은 원하는 트랜스미션 비를 결정한다.
전자기기에 의해 고정자에 에너지가 공급되는 브러시리스 전기 모터가 일반적으로 전기 모터로서 사용된다. 전자기기는, 브리지 회로에서 연결되는 다수의 반도체 컴포넌트들을 포함한다. 브리지 회로는 통상적으로 B6 회로이고, 고정자는 다중-위상 권선들, 특히 델타 연결 또는 스타 연결로 서로 연결되는 3상 필드 권선들을 갖는다.
전기 모터는 또한 영구적으로 여기된 회전자를 갖는다. 즉, 고정자에 의해 생성된 자기장과 상호작용하는 다수의 영구 자석들이 회전자 상에 장착된다. 이러한 맥락에서, 영구 자석들은 회전자 바디의 주머니들 안에 위치되며, 개별 적층물(lamination)들이 회전자의 축에 대하여 수직으로 배열되는 적층형 코어가 일반적으로 회전자 바디로서 사용된다. 적층물들은, 기생 와전류가 회전자 바디에서 전파되는 것을 방지하기 위해서, 전기 절연 코팅 층을 통해 하나의 적층물을 다른 적층물과 맞대어 지지하며, 그렇지 않을 경우 그 전류들이 전기 모터의 효율을 제한한다.
전기 모터에 비교적 큰 토크를 인가할 수 있기 위해서, 영구 자석들이 비교적 큰 자속을 가질 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 비교적 높은 수준의 자기 모멘트를 갖는 영구 자석들이 일반적으로 사용된다. 이것은 일반적으로 제조 비용을 증가시키는 희토류 원소들을 포함하는 영구 자석들에 의해 구현된다. 소결 프로세스로 인해, 영구 자석들의 자속도 일정하지 않기 때문에, 이러한 이유로, 전기 모터에 의해 인가되는 토크는 리플을 갖는다.
본 발명은 차량의 전기 기계에 특히 적합하고, 전기 기계의 회전자에 특히 적합하고, 특히 전기 기계를 제조하기 위한 방법에 특히 적합하고 그리고 자동차의 조정 드라이브에 특히 적합한 것을 명시하는 목적에 기초하며, 특히, 토크 리플이 감소되고 그리고/또는 인가될 수 있는 토크가 증가된다.
전기 기계에 관해서는 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 그리고 청구항 제 10 항의 특징들에 의해, 그 방법에 관해서는 청구항 제 9 항의 특징들에 의해, 회전자에 관해서는 청구항 제 11 항의 특징들에 의해, 그리고 조정 드라이브에 관해서는 청구항 제 12 항의 특징들에 의해 본 발명에 따른 목적이 달성된다. 유리한 개발들 및 개선들이 각각의 종속 청구항들의 요지이다.
전기 기계는 기계 축을 중심으로 회전 가능하도록 장착되는 회전자를 갖는다. 회전자는 바람직하게는 고정자 내부에 위치된다. 즉, 전기 기계는 내부 회전자이다. 고정자는, 전기 기계가 전기 모터로서 사용될 경우 전자기기에 의해 에너지가 공급되는 적어도 하나의 전기 코일을 포함하는 것이 적합하며, 전기 모터는 특히 브러시리스 형태로 구현된다. 고정자는 바람직하게는 3개의 계자 권선들을 포함하며, 계자 권선들 각각은 적어도 하나의 전기 코일을 포함한다. 계자 권선들은, 예를 들어, 델타 연결 또는 스타 연결로 서로 전기 접촉하게 배치된다. 대조적으로, 전기 기계가 발전기로서 사용될 경우, 전압은 코일/계자 권선들에서 탭핑된다. 결과적으로 전기 기계는, 특히, 브러시리스 전기 모터(DC 모터) 또는 동기식 기계뿐만 아니라 발전기인 것으로 이해된다.
회전자는 방사상 방향으로 배열되는 다수의 영구 자석들을 갖는다. 결과적으로, 영구 자석들은 본질적으로 기계 축을 중심으로 스타 모양으로 분포되고, 각각의 영구 자석의 단면은 기계 축에 수직으로, 기계 축의 영역에 위치되는 단부(자유 단부)뿐만 아니라 기계 축으로부터 증대된 거리에 있는 추가 단부를 갖는다. 영구 자석들 각각은 접선 방향으로 한 면은 강한 자속을 갖고 한 면은 약한 자속을 갖는다. 강한 자속을 갖는 면의 자속은 약한 자속을 갖는 면의 자속보다 더 크다. 즉, 강한 자속 및 약한 자속은 특히, 2개 면의 자속의 비교에만 관련되며, 강한 자속을 갖는 면의 자속이 약한 자속을 갖는 면의 자속보다 크다. 특히, 각각의 면은 각각의 영구 자석의 제조에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 약한 자속을 갖는 면은, 특히 강한 자속을 갖는 면과 비교하여 감소된 자속 밀도 및/또는 감소된 자기 전압 및/또는 확대된 자기 저항을 갖는다.
영구 자석들이 접선 방향으로 인접할 경우, 상이한 면들이 서로를 향하게 지향된다. 즉, 접선 방향에 인접한 영구 자석들은, 이들의 각각의 면이 반대 접선 방향들로 약한 자속을 갖게 향해 있는다. 요약하면, 강한 또는 약한 자속을 갖는 면은 각각 인접한 영구 자석들을 상이한 접선 방향들에서 갖는다. 따라서, 접선 방향으로 각각 인접해 있는, 한 면이 영구 자석의 강한 자속을 갖는 각각의 경우와 한 면이 영구 자석의 약한 자속을 갖는 각각의 경우가 서로 할당되어 있고, 그 반대의 경우도 가능하다. 인접은, 특히, 각각 직접 인접한 영구 자석 각각을 의미하는 것으로 본원에서 이해된다. 즉, 2개의 인접한 영구 자석들 사이에는 추가되는 영구 자석이 없다.
전기 기계는 바람직하게는 짝수 개의 영구 자석들을 갖는다. 특히, 전기 기계는 6개 내지 20개, 8개 내지 14개, 바람직하게는 10개의 이러한 영구 자석들을 갖는다. 인접한 영구 자석들 사이에 형성되고 그의 정점이 기계 축 상에 위치되는 각도는 편의상 항상 동일한 사이즈이고 바람직하게는 360°를 영구 자석들의 수로 제산한 것과 동일하다. 회전자는 단지 한 면이 접선 방향으로 강한 자속을 갖고, 한 면이 접선 방향으로 약한 자속을 갖는 영구 자석들을 구비하는 것이 적절하며, 모든 영구 자석들은, 영구 자석들이 접선 방향으로 인접해 있을 경우, 상이한 면들이 서로를 향하여 지향되는 방식으로 배열된다. 결과적으로, 강한 자속을 갖는 면은 각각의 인접한 영구 자석의 약한 자속의 면의 감소된 자속을 보상하고, 그 반대의 경우도 가능하므로, 이러한 이유로, 각각의 인접한 영구 자석들 사이에 본질적으로 일정한 자속이 존재한다. 결과적으로, 회전자의 자기장은 본질적으로 기계 축에 대하여 회전 대칭이므로, 이러한 이유로, 회전자가 기계 축을 중심으로 회전할 경우 토크 리플이 감소된다.
전기 기계는 자동차의 컴포넌트이며, 특히 자동차의 2차 조립체의 컴포넌트이다. 즉, 전기 기계는 자동차 자체를 구동시키는 역할을 하지 않는다. 예를 들어, 전기 기계는, 라디에이터 팬, 윈도우 리프터 또는 전기 시트 조정 디바이스의 컴포넌트이다. 전기 기계는, 파워 스티어링 시스템의 컴포넌트, 스티어링 모터로도 지칭되는 것, 또는 기어박스의 시프트 스테이지들이 동작 동안 자동화된 방식으로 선택되는 기어박스 액추에이터의 컴포넌트로 사용되는 것이 특히 바람직하다.
영구 자석들 각각은 단일 부품(one piece)인 것이 바람직하며, 이는, 한편으로는 영구 자석들의 제조 비용들을 감소시킨다. 반면에, 회전자의 추가 컴포넌트들 상에 장착하는 것이 간단해진다. 대안으로, 또는 이와 조합하여, 영구 자석들 각각은 소결되는데, 즉, 특히 분말 재료로부터 제조된다. 이를 위해, 페라이트 분말을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 특히 희토류 원소들이 없는 것이 바람직하다. 결과적으로, 영구 자석들 각각은 제조 비용들을 추가로 감소시킨다.
각각의 영구 자석들은 접선 방향으로 자화된다. 결과적으로, 방사 방향을 향하고, 동작 동안 고정자에 의해 생성된 자기장과 상호작용하는 자극, 즉, 북극 또는 남극은, 하나가 있을 경우, 각각의 인접한 영구 자석들 사이에 접선 방향으로 위치된다. 영구 자석들의 포지셔닝에 의해, 북극들 각각 및 남극들 각각이 강한 자속을 갖는 일 면과 약한 자속을 갖는 일 면에 각각 할당되기 때문에, 이러한 이유로, 각각의 자극의 강도는 본질적으로 토크 리플이 감소되는 결과와 동일하다.
예를 들어, 영구 자석들의 단면은 기계 축에 대하여 수직으로 직사각형이며, 각각의 단면의 에지들 중 2개는 각각의 방사상 직선과 관련하여 평행하고 축 방향으로 대칭되게 배열된다. 즉, 영구 자석들은 기계 축을 중심으로 스타 모양으로 분포된다. 각각의 영구 자석은 바람직하게는 기계 축에 대하여 수직으로 형성되는 C-형 단면을 갖는다. 따라서 단면은 볼록한 경계선 또는 오목한 경계선을 갖는다. 단면들의 각각의 2개의 자유 단부들은 여기서 특히, 방사상 직선 상에, 즉 기계 축과 교차하는 직선 상에 위치된다. 각각의 영구 자석 그 자체는 적어도 부분적으로 이 방사상 직선과 이격되어 있거나 C-형 단면으로 인해 그로부터 떨어져 적어도 곡선을 이루며, 오목한 경계 곡선은 방사상 직선으로부터, 특히 곡률의 영역에서, 더 짧은 거리에 있다. C-형 단면으로 인해, 영구 자석들 각각은 직사각형 단면과 비교하여 증가된 체적을 가지므로, 이러한 이유로, 예를 들어, 감소된 레벨의 자기 모멘트를 갖는 비교적 비용-효율적인 재료들이 사용되는 경우에도, 회전자는 전기 기계의 효율을 증가시키는 비교적 큰 자속을 가진다.
영구 자석들 모두가 바람직하게는 동일한 접선 방향으로 곡선을 이룬다. 즉, 영구 자석들 각각의 2개의 자유 단부들은 동일한 접선 방향을 향하고, C-형 단면에 의해 이용가능하게 되는 곡률은 항상 접선 방향으로 각각의 방사상 직선의 동일 면 상에 위치된다. 결과적으로, 모든 영구 자석들의 단면들의 배열은 본질적으로 터빈형(turbine-like)이다. 영구 자석들은 바람직하게는 기계 축에 대하여 회전 대칭 방식으로 배열된다. 이러한 맥락에서, 회전 각은 2개의 인접한 영구 자석들 사이의 각도와 동일한 것이 바람직하며, 정점이 기계 축 상에 위치된다. 자속에 대한 배열은 편의상, 이러한 대칭의 고려사항을 고려하지는 않는다. 즉, 자속에 대한 모든 영구 자석들의 포지셔닝은, 2개의 인접한 영구 자석들 사이에 형성된 각도의 단일 배수 만에 대해서 회전 대칭 맵핑하여 교환된다. 즉, 강한 자속을 갖는 한 면은 약한 자속을 갖는 한 면과 맵핑되고, 그 반대의 경우도 가능하다.
영구 자석들 각각의 C-형 단면은, 예를 들어, 서로에 대해 특정 각도로 오프셋되는 3개의 직사각형들에 의해 본질적으로 형성되고, 직사각형들 중 하나는, 각각 경우에, 2개의 추가 직사각형들 중 하나와 자유 면 상에서 연결된다. 이에 대한 대안으로서, 경계 곡선들 중 적어도 하나는 원호, 예를 들어, 볼록한 경계선 또는 오목한 경계선에 의해 형성된다. 그러나, 단면은 특히 바람직하게는 볼록한 경계 곡선 및 오목한 경계 곡선을 가지며, 이들 둘 모두는 각각의 원호들 또는 원의 세그먼트들이다. 2개의 원호들의 중앙 포인트는 바람직하게는, C-형 단면의 2개의 자유 단부들이 위치되는 방사상 직선에 대하여 수직인 보조 직선 상에 위치된다. 보조 직선은 방사상 방향으로 2개의 자유 단부들 사이에 중앙에 적절하게 배열된다. 결과적으로, 영구 자석들의 본질적으로 대칭인 단면이 이용가능하게 되며, 이는 영구자석들의 제조, 보관 및 장착을 단순화한다. 불균형의 형성이 또한 방지되고 그리고/또는 영구 자석들의 제조를 위해 매우 다양한 형상들이 이용가능하게 될 필요는 없다. 영구 자석들을 장착할 경우, 약한 그리고 각각 강한 자속을 갖는 면들을 제외하고는, 본질적으로, 바람직한 방향에 대해 주의를 기울일 필요도 없다.
예를 들어, 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경은 볼록한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경과 동일하다. 이러한 맥락에서, 2개의 원호들의 중앙 포인트들이 서로에 대해 시프트되며, 특히 이들은, 특히, 보조 직선 상에 위치된다. 대안으로 또는 그와 함께 결합하여, 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호는 볼록한 경계 곡선을 형성하는 원호보다 더 큰 반경을 갖는다. 특히, 2개의 경계 곡선들은 2개의 자유 단부들에서 교차하거나 또는 무딘 둥근 끝에 의해 합쳐진다. 이것에 대한 하나의 대안으로서, 각각의 영구 자석은 방사상 방향으로 접선 또는 곡선 경계 에지에 의해 경계가 형성된다. 예를 들어, 오목한 경계 곡선은, 반경이 무한대를 향해 확장되는 원호로 형성된다. 즉, 영구 자석의 단면은 본질적으로 D-형이다. 그러나, 바람직하게는 반경은 유한하고 바람직하게는 방사상 방향으로 영구 자석의 범위(extent)보다 더 작다. 이러한 맥락에서, 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경은 특히 바람직하게는 방사상 방향의 영구 자석의 범위보다 또한 더 작다. 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경은 볼록한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경보다 적절하게 더 크고, 볼록한 경계 곡선을 형성하는 원호의 중앙 포인트는 오목한 경계 곡선의 방향으로 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호의 중앙 포인트로부터 오프셋된다. 확대된 볼록한 경계 곡선으로 인해, 각각의 영구 자석의 자속 밀도, 및 결과적으로 전기 기계의 토크가 또한 증가된다.
회전자는 바람직하게는 축 방향으로 하나의 상부에 다른 것이 스택되는 개별 적층물들으로부터 형성되는 적층형 코어를 포함한다. 축 방향이 기계 축과 평행하다. 개별 적층물들이, 예를 들어, 적층형 코어를 형성하기 위해 본딩(bonding) 또는 펀치-팩킹(punch-packing)에 의해 연결된다. 적층물들은 연철(soft iron)로부터 생산되고 와전류의 형성을 방지하는 전기 절연층이 제공된다. 특히, 회전자는 적층식 코어가 연결되는 샤프트를 포함하며, 샤프트는 축 방향과 평행하고 기계 축에 대해 동심이다. 적층형 코어는 영구 자석들의 수와 동일한 다수의 리세스들을 갖는다. 각각의 경우에, 영구 자석들 중 하나가 리세스들 각각의 내부에 배열된다. 특히, 적어도 부분적으로 포지티브식 잠금 체결 및/또는 마찰식 잠금 체결이 적층식 코어와 영구 자석들 사이에 형성된다.
예를 들어, 각각의 리세스는 방사상 방향으로 외부에서 개방되어 축 방향으로 진행하는 슬롯을 형성한다. 이러한 맥락에서, 리세스들 각각은 바람직하게는, 돌출부에 의해, 슬롯의 접선 배향이 감소됨으로써 반경 방향으로 경계가 형성된다. 즉, 각각의 리세스는, 접선 방향으로 지향되고 각각의 영구 자석이 지지되도록 맞대어지는 돌출부를 갖는다. 이는 본질적으로, 영구 자석이 적층식 코어로부터 분리될 가능성을 배제한다. 이외에도, 한편으로 허용 오차들의 보상이 가능해 진다. 반면에, 각각의 영구 자석에 의해 생성되는 자속의 집중이 개별 돌출부들에 의해 보장된다. 각각의 오목부들은 바람직하게는, 특히 서로를 향하여 지향되는 2개의 그러한 돌출부들을 갖는다. 즉, 2개의 돌출부들이 영구 자석을 방사상 방향으로 고정하고, 결과적으로 리세스가 본질적으로 L-형으로 영구 자석 둘레로 체결된다. 결과적으로, 2개의 돌출부들이 영구 자석에 대한 후방 체결 수단을 형성하고, 이러한 이유로, 적층식 코어로부터의 분리가 방지된다. 예를 들어, 영구 자석들 각각은, 적어도 부분적으로 마찰식 잠금 및/또는 포지티브식 잠금 방식으로 각각 할당된 돌출부를 맞대어 지지한다.
대안으로 또는 그와 함께 조합하여, 적층형 코어는, 특히 영구 자석들의 수에 대응하는 다수의 홀더들을 포함한다. 홀더들은 개별 영구 자석들 사이에서 접선 방향으로 배열되며, 이러한 이유로, 인접한 영구 자석들이 홀더들에 의해 접선 방향으로 서로 이격된다. 예를 들어, 영구 자석들은 적어도 부분적으로 마찰식 잠금 및/또는 포지티브식 잠금 방식으로 각각의 홀더들을 맞대어 지지한다. 홀더 자체들은, 중앙 포인트가 기계 축에 위치되어 있는 고정 스타(securing star)에 연결된다. 홀더들 중 하나가, 중앙 고정 스타의 팁들 각각에 연결되며, 특히, 일체식으로 몰딩된다. 개구부가 바람직하게는 고정 스타의 인접한 팁들 사이에 존재하며, 이는 본질적으로 고정자 반대쪽으로 지향되는 자기장들의 형성 가능성을 배제한다.
적층형 코어는 바람직하게는 인접한 영구 자석들 사이에서 접선 방향으로 배열되는 다수의 축 리세스들을 갖는다. 특히, 홀더들 각각은, 축 리세스들이 존재한다면 이러한 축 리세스들 중 하나를 갖는다. 축 리세스들은, 예를 들어, 원형, 타원형 또는 삼각형 단면을 갖는다. 특히, 단면은 정삼각형이다. 예를 들어, 삼각형 포인트들 중 하나의 팁이 기계 축을 향하고, 삼각형은 바람직하게는 방사상 직선에 대하여 축-대칭으로 배열되는 것이 바람직하다. 축 리세스들은, 영구 자석들에 의해 생성되는 자기장들을 기계 축 반대쪽으로, 특히 고정자를 향하게 지향시키는 것이 가능하며, 이는 전기 기계의 효율을 향상시킨다.
기계 축을 중심으로 회전가능하게 장착되고 방사상 방향으로 배열되는 다수의 영구 자석들을 갖는 회전자를 갖는 전기 기계를 제조하기 위한 방법으로서, 각각의 영구 자석이 접선 방향으로 한 면은 강한 자속을 가지며 한 면은 약한 자속을 가지며, 영구 자석들은 접선 방향으로 인접할 경우, 상이한 면들이 서로를 향하여 지향되며, 제 1 작업 단계에서, 접선 방향으로 한 면은 강한 자속을 가지며 한 면은 약한 자속을 가지는 제 1 영구 자석이 결정된다는 것을 제공한다. 동시에 또는 시간적으로 독립적으로 일어날 수 있는 추가 작업 단계에서, 접선 방향으로 한 면은 강한 자속을 가지며 한 면은 약한 자속을 가지는 제 2 영구 자석이 결정된다.
후속 작업 단계에서, 2개의 영구 자석들이 접선 방향으로 서로 인접하여 배열되어, 상이한 면들이 서로를 향하여 지향된다. 즉, 제 1 영구 자석의 강한 자속을 갖는 면이 제 2 영구 자석의 약한 자속을 갖는 면을 향하게 지향되거나, 또는 제 1 영구 자석의 약한 자속을 갖는 면이 제 2 영구 자석의 강한 자속의 면을 향하게 지향된다. 특히, 전기 기계의 모든 영구 자석들에서, 강한 자속을 그리고 약한 자속을 갖는 각각의 면이 결정되고, 모든 자석들은, 영구 자석들이 접선 방향으로 인접할 경우, 상이한 면들이 서로를 향하여 지향되는 방식으로 배열된다. 특히, 발명은 이 방법에 따라 제조되는 전기 기계에 관한 것이다. 전기 기계는 바람직하게는, 이 방법이 반복적으로, 특히 2 내지 10회 반복적으로 수행되는 프로세스에서 제조되며, 이 프로세스에 의해 제조되는 모든 전기 기계들은, 강한 그리고 약한 자속을 각각 갖는 면들에 대하여 영구 자석들과 동일한 어레인지먼트를 갖는다.
자동차의 전기 기계는 기계 축을 중심으로 회전 가능하도록 장착되는 회전자를 갖는다. 전기 기계는 편의상 자동차의 컴포넌트이며, 특히 자동차의 2차 조립체의 컴포넌트이다. 특히, 전기 기계는 발전기 또는 특히 바람직하게는 전기 모터이다. 전기 기계는 바람직하게는, 예를 들어, 라디에터 팬, 전기 시트 조정 디바이스 또는 파워 스티어링 시스템과 같은 자동차의 조정 드라이브의 컴포넌트이다. 즉, 전기 모터는 스티어링 모터이다. 그러나, 전기 모터는 특히 바람직하게는 기어박스 액추에이터의 컴포넌트이다. 회전자는 방사상 방향으로 배열되는 다수의 영구 자석들을 갖는다. 영구 자석들 각각은 기계 축에 대해 수직한 C-형 단면을 가지며, 방사상 직선 상에 위치되는 2개의 자유 단부들이 형성된다. 2개의 자유 단부들 사이에서, 보조 직선은 90°각도로 방사상 직선과 교차하며 결과적으로 거기에 대하여 수직이다. 각각의 영구 자석의 C-형 단면의, 한편으로 볼록한 경계 곡선과 다른 한편으로 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호들의 중앙 포인트들이 이 보조 직선 상에 위치된다.
특히, 보조 직선은 2개의 자유 단부들 사이에 중앙에 배열된다. 오목한 경계 곡선은 볼록한 경계 곡선보다 방사상 직선으로부터 더 작은 최대 값 거리를 갖는다. 오목한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경은 볼록한 경계 곡선을 형성하는 원호의 반경보다 더 크다. 이러한 방식으로, 한편으로는 비교적 높은 수준의 영구 자석의 안정성 및 다른 한편으로는 비교적 높은 수준의 전기 기계의 효율이 구현된다. 영구 자석들 모두가 특히 바람직하게는 동일한 접선 방향으로 곡선을 이룬다. 즉, 접선 방향으로, 영구 자석들은 본질적으로 각각의 방사상 직선과 관련하여 동일한 면 상에 위치된다. 전기 기계는 바람직하게는, 영구 자석들에 의해 형성되는 구조물의 단면이 본질적으로 기계 축에 대하여 수직으로 터빈형 방식으로 구성되는 효과를 갖는 이러한 타입의 영구 자석들만을 갖는다.
전기 기계의 회전자는 방사상 방향으로 배열되는 다수의 영구 자석들을 갖는다. 영구 자석들은, 접선 방향으로 한 면이 강한 자속을 갖고, 한 면이 약한 자속을 갖는 영구 자석들만을 구비하는 것이 적절하며, 영구 자석들이 접선 방향으로 인접할 경우, 상이한 면들이 서로를 향하여 지향되는 방식으로 배열된다. 대안으로 또는 이와 조합하여, 영구 자석들 각각은 기계 축에 대해 수직한 C-형 단면을 가지며, 이 단면은 오목한 경계 곡선 및 볼록한 경계 곡선을 가지며, 이들 곡선들 둘 모두는, 각각의 경우에 중앙 포인트가 각각의 단면의 자유 단부들이 상부에 배열되는 방사상 직선에 대하여 수직인 보조 직선 상에 위치되는 원호들이며, 오목형 경계 곡선을 형성하는 원호는 볼록형 경계 곡선을 형성하는 원호보다 더 큰 반경을 갖는다.
자동차의 조정 드라이브는 이러한 회전자를 갖는 전기 기계를 갖는다. 특히, 조정 드라이브는 전기 윈도우 리프터, 전기식 썬루프 또는 전기식 시트 조정 디바이스이다. 이에 대한 대안으로, 조정 드라이브는 라디에이터 팬이다. 조정 드라이브는 특히 바람직하게는 자동차의 자동 또는 반자동 기어박스가 작동되는 기어박스 액추에이터를 갖는다. 이러한 맥락으로, 기어박스 액추에이터는 클러치를 작동시키고 그리고/또는 기어박스의 시프트 스테이지가 선택되는 샤프트 핑거를 구동한다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면을 참조하여 아래에 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 전기 모터를 갖는 기어박스 액추에이터를 갖는 자동차의 드라이브 트레인의 단순화된 개략도이다.
도 2는 전기 모터의 제 1 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3 내지 도 4b는 전기 모터의 추가적인 실시예들을 도시한다.
도 5는 전기 모터의 영구 자석의 개략도를 도시한다.
도 6 내지 도 8c는 각각 영구 자석의 추가적인 실시예들을 단면도로 도시한다.
도 9는 전기 모터를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
도 10은 라디에이터 팬으로서 조정 드라이브의 추가적인 실시예를 개략적으로 단순화된 형태로 도시한다.
서로 대응하는 부분들에는 모든 도면들에서 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 1은 자동차의 드라이브 트레인(2)의 개략도이다. 내연 기관(4)은 제 1 샤프트(6), 기어박스(8), 제 2 샤프트(10) 및 차동 장치(미도시)를 통해 구동 휠(12)에 작동 가능하게 연결된다. 이러한 맥락에서, 내연 기관(4)에 의해 직접 구동되는 제 1 샤프트(6)의 회전 운동은 구동 휠(12)의 회전 운동으로 변환되며, 2개의 회전 방향 및 회전 속도들 둘 모두는 서로 다르다. 이러한 차등으로 인해, 회전 운동은 본질적으로 제 2 샤프트(10)의 회전 운동에 대해 직각으로 발생한다.
제 1 샤프트(6)와 제 2 샤프트(10) 사이의 특정 트랜스미션 비는 기어박스(8)에 의해 결정된다. 이외에도, 제 2 샤프트(10)의 회전 방향은 기어박스(8)에 의해 설정된다. 이를 위해, 기어박스(8)는 전기 모터(14)를 포함하는 기어박스 액추에이터(16)에 의해 선택되는 시프트 스테이지들로 지칭되는 다수의 시프트 스테이지들을 갖는다. 전기 모터(14)는, 이를 위해, 기어박스 액추에이터(16)의 조정 부분을 구동하고, 기어박스 액추에이터(16)는 차례로 기어박스(8)의 선택 메커니즘에 동작가능하게 연결된다. 기어박스 액추에이터(16)는 또한 전기 모터(14)를 제어하고 데이터 라인(18)을 통해 선택기 레버(20)에 의해 설정되는 제어기 전자기기(미도시)를 갖는다. 데이터 라인(18)은 CAN 버스이고, 드라이버는 선택기 레버(20)에 의해 자동차의 이동 방향을 선택할 수 있다.
도 2는 기계 축(22)에 대해 수직으로 있는 전기 모터(14)를 단면도로 도시한다. 전기 모터(14)는 기계 축(22)을 중심으로 회전가능하도록 장착되고 기계 샤프트(26)를 중앙에 포함하는 회전자(24)를 갖는다. 기어박스 액추에이터(16)의 조정 부분은 기계 샤프트(26)에 연결되며, 기계 샤프트(26)는 베어링들, 예를 들어, 볼 베어링들(보다 상세히 도시하지 않음)에 의해 회전가능하도록 장착된다. 적층형 코어(28)는 기계 샤프트(26)에 회전식으로 고정되는 방식으로 연결되며, 축 방향(A), 즉, 기계 축(22)에 평행하게 하나의 층 위에 다른 층이 스택되는 다수의 개별 적층물들을 갖는다. 적층형 코어(28)는 기계 축(22)에 대해 회전식 대칭 방식으로 그리고 방사상으로 진행되며 각각의 경우에 슬롯(32)에 의해 외부에서 방사상으로 개방되는 10개의 리세스들(30)을 갖는다. 각각의 슬롯들(32)은, 적층형 코어(28)의, 서로를 향해 지향되는 2개의 돌출부(34)에 의해 경계가 형성된다.
본질적으로 직사각형 영구 자석(36)이 리세스들(30) 각각의 내부에 배열되고, 상기 영구 자석들(36)은 따라서 또한 방사상 방향(R)으로 배열되고 본질적으로 스타 형상으로 기계 축(22)을 둘러싼다. 영구 자석들(36)은 소결에 의해 페라이트 분말로부터 일체로 제조된다. 이러한 제조 방법으로 인해, 영구 자석들(36) 각각은 한 면은 강한 자속(38)을 갖고 한 면은 약한 자속(40)을 갖는다. 이러한 2개의 면들(38, 40)은 접선 방향(T)으로 각각의 영구 자석(36)의 경계를 형성한다. 영구 자석들(36)이 각각 접선 방향(T)으로 인접할 경우, 각각의 경우 상이한 면들(38, 40)이 서로를 향해 지향된다. 결과적으로, 강한 자속(38)을 갖는 면들 모두는 하나의 접선 방향(T)을 가리킨다. 도시된 변형예에서, 각각의 경우 각각의 영구 자석(36)과 관련하여 강한 자속(38)을 갖는 면들 모두는 반시계 방향을 가리키는 반면, 약한 자속(40)을 갖는 면들 모두는 시계 방향을 가리킨다.
각각의 영구 자석들(36)은 각각의 영구 자석들(36)에 대해 접선 방향(T)으로 지향되는 자화 방향(42)을 갖는다. 이 경우, 접선 방향(T)에 각각 인접한 영구 자석들(36)은 반대 방향들로 자화되고, 결과적으로, 각각의 경우, 2개의 북극들 또는 2개의 남극들이 서로를 향하게 지향된다. 그 결과, 방사상 외부로 지향되는 자극은 각각 접선 방향(T)으로 인접한 영구 자석들(36) 사이에서 형성된다. 이러한 맥락에서, 자극들 각각이 강한 자속(38)의 한 면과 약한 자속(40)의 한 면 둘 모두로 할당되며, 그러한 이유로, 자극들 각각의 자속은 본질적으로 동일한 크기이다. 이는 전기 모터(14)의 동작 동안 토크 리플을 감소시킨다.
적층형 코어(28)는 각각의 경우에, 각각의 인접한 리세스들(30) 사이에 축 리세스(44)를 가지며, 상기 축 리세스(44)는, 예를 들어, 둥근 단면(본원에 도시됨)을 갖는다. 영구 자석들(36)에 의해 생성되는 자기장은 기계 축(22)과 평행하게 진행되는 축 리세스(44)에 의해 적절하게 정형된다.
회전자(24)는 에어 갭(48)을 형성하기 위해 고정자(46)에 의해 방사상 방향 R으로 둘러싸여진다. 고정자(46)는 축 방향(A), 즉 기계 축(22)과 평행하게 진행하는 다수의 치형부(50), 이 경우, 12개의 치형부(50)를 갖는다. 치형부(50) 각각은 전기 코일(52)로 권선되고, 이것에 의해, 기계 축(22)을 중심으로 회전하는 자기장이 동작 동안 이용가능하게 된다. 상기 자기장은, 회전자(24)를 기계 축(22)을 중심으로 회전 운동으로 이동시키는 영구 자석들(36)에 의해 이용가능하게 되는 자기장과 상호작용한다.
도 3은 전기 모터(14)의 추가적인 실시예를 도시하며, 치형부(50) 및 전기 코일들(52)을 갖는 고정자(46)가 변경되지 않은 상태로 유지된다. 대조적으로, 회전자(24)가 변경되고, 결국, 그러나, 기계 샤프트(26) 및 적층형 코어(28)가 변경된다. 이러한 맥락에서, 축 리세스들(44)은 방사상 방향(R)으로 안쪽으로 오프셋되고 본질적으로 타원형 단면을 갖는다. 이외에도, 리세스들(30) 및 영구 자석들(36)이 변경되고 결국 오목부들(30)의 내부에 포지셔닝된다. 이러한 맥락에서, 각각의 오목부들(30)이 재차, 각각의 경우에 영구 자석들(36) 중 하나에 할당된다. 본원에 예시된 예에서, 리세스들(30)은 또한 각각 방사상 방향(R) 외부에 2개의 돌출부들(34)에 의해 경계가 형성되는 슬롯(32)을 가지며, 상기 슬롯들(32)은 서로를 향해 지향된다. 이외에도, 영구 자석들(36) 각각의 자화 방향(42)은 접선 방향(T)으로 또한 진행되며, 각각의 경우, 영구 자석들(36)이 접선 방향(T)에 인접할 경우 동일한 자극들이 서로를 향해 지향된다.
그러나, 이와는 대조적으로, 영구 자석들(36) 각각은 본질적으로 기계 축(22)에 대해 수직인 C-형 단면을 갖는다. 결과적으로, 영구 자석들(36) 각각은, 영구 자석(36)의 2개의 자유 단부들(58) 사이에서 진행하는 볼록한 경계 곡선(54)과 오목한 경계 곡선(56)을 갖는다. 영구 자석들(36) 각각의 2개의 자유 단부들(58)은, 각각의 경우에, 할당된 방사상 직선(60) 상에 위치된다. 볼록한 경계 곡선들(54)은 각각의 경우에 동일한 접선 방향(T)으로 각각의 영구 자석(36)의 경계를 형성하고, 또한 오목한 경계 곡선들(54)의 경계를 형성한다. 도시된 예에서의 모든 오목한 경계 곡선들(56)이 시계 방향으로 향하는 한편, 볼록한 경계 곡선들(54)은 시계 방향 반대편으로 향한다. 결과적으로, 모든 영구 자석들(36)은 본질적으로 터빈형 방식으로 기계 축(22)을 중심으로 분포되고 동일한 접선 방향(T)으로 곡선을 형성한다. 도시된 예에서, 강한 자속(38)을 갖는 면이 볼록한 경계 곡선(54) 상에 위치되고, 오목한 경계 곡선(56)이 약한 자속(40)을 갖는 면에 의해 형성된다.
도 4a는 도 3에 따른 회전자(24)의 추가적인 실시예를 도시한다. 영구 자석들(36) 및 샤프트(26)는 본질적으로 변경되지 않는 상태로 남아 있는다. 그러나, 앞의 실시예와는 대조적으로, 여기서, 예를 들어, 강한 자속(38)을 갖는 면 및 약한 자속(40)을 갖는 면은 상호교환된다. 그 결과, 볼록한 경계 곡선(54)은 약한 자속(40)를 갖는 면에 의해 형성되고, 오목한 경계 곡선(56)은 강한 자속(38)을 갖는 면에 의해 형성된다. 대조적으로, 자화 방향(42)은 영구 자석들(36)의 방사상 어레인지먼트와 동일한 상태로 남아 있게 되고, 그의 자유 단부들(58)은 방사상 직선(60) 상에 각각 위치되고 본질적으로 C-형 단면을 갖는다. 대조적으로, 적층형 코어(28)가 변경되며, 축 오목부들(44)은 본질적으로 둥근 단면을 가지며 앞의 실시예에 비해 방사상 방향(R)으로 더욱 외부를 향해 오프셋된다.
적층형 코어(28)는 샤프트(26)를 둘러싸는 중앙 고정 스타(62)를 갖는다. 중앙 고정 스타(62)는 10개의 팁들(64)을 가지며 기계 축(22)에 대해 회전 대칭으로 구성된다. 홀더(66)가 각각의 팁들(64) 상에 일체로 형성되며, 각각의 팁들(64)이 홀더들(66) 중 하나에 각각 할당된다. 홀더들(66)은 접선 방향(T)으로 각각의 인접한 영구 자석들(36) 사이에 배치되고, 그 결과 리세스들(30)은 홀더들(66)에 의해 형성된다. 이러한 맥락에서, 홀더들(66)은 또한 돌출부들(34)을 갖는다. 그러나, 이전의 실시예와 비교하여, 영구 자석들(36)의 오목한 경계 곡선(56) 및 볼록한 경계 곡선(54)은 홀더들(66)의 형태로 적층형 코어(28) 상의 그들의 전체 표면 위를 덮지 않는다. 대신에, 리세스들(30)은 그루브-형 오목부들(68)을 가지며, 예를 들어, 오목부들(68)의 3개의 상이한 타입들이 본원에 형성된다.
기계 축(22)에 대해 점-대칭 방식으로 배열되는 3개의 인접한 리세스들(30) 및 리세스(30)는 각각 4개의 그루브-형 오목부들(68)을 가지며, 각각의 경우, 2개가 각각의 리세스(30)의 홀더(66)에 할당된다. 접선 방향(T)에 중간에 위치되는 리세스들(30)의 경우, 각각의 경우, 접선 방향(T)으로 대향하는 2개의 함몰부들(68)은, 그러나 더 작은 방사상 범위를 갖는 2개의 함몰부들(68)로 대체된다. 여기서, 한편으로는, 방사상 내부 함몰부들(68), 그리고 다른 한편으로는, 2개의 외부 함몰부들(68)이 2개의 함몰부들(68)로 대체된다. 이외에도, 영구 자석들(36)의 방사상 외부 자유 단부(58)의 경우, 오목한 경계 곡선(56)은 적층형 코어에 의해 완전히 둘러싸여지지 않는다. 대신에, 홀더(66)와 영구 자석 사이에 리세스(70)가 형성되며, 상기 리세스(70)는 측면 상으로 배열되는 돌출부(34)에 의해 인클로징된다.
도 4b는 이 리세스(70)를 다시 한번 더욱 상세하게 도시하고, 회전자(24)의 추가적인 실시예의 일 부분을 도시한다. 이러한 맥락에서, 본질적으로 삼각형 단면을 갖는 축 오목부(44) 만이 변경된다. 삼각형은 등변이며, 팁은 기계 축(22)을 향해 방사상으로 내부를 향한다.
도 5는 소결된 페라이트 분말로부터 제조되는 영구 자석들(36) 중 하나의 사시도이다. 축 방향 A에 대하여 수직인 단면은 C-형이며, 볼록한 경계 곡선(54) 및 오목한 경계 곡선(56)이 2개의 자유 단부들(58) 사이에 위치된다. 이러한 2개의 곡선들 중 하나는 약한 자속(40)을 갖는 면에 의해 형성되고, 나머지 곡선은 강한 자속(38)을 갖는 면에 의해 형성된다. 도시된 예에서, 볼록한 경계 곡선(54)은 약한 자속(40)을 갖는 면에 의해 이용가능하게 된다.
C-형 단면으로 인해, 상기 자기장이 본질절으로 영구 자석(36)이 표면에 의존하고 본질적으로 거기에 비례하기 때문에, 영구 자석(36)에 의해 이용가능하게 되는 자기장이 확대된다. 그들의 볼록한 경계 표면(54)이 2개의 자유 단부들(58) 사이의 원호에 의해 형성되기 때문에, 영구 자석(36)에 의해 이용가능하게 되는 자기장은, 각각의 영구 자석(36)의 2개의 자유 단부들(58)이 직선 곡선에 의해 연결되는 도 2에 도시된 변형예와 비교하여 확대된다.
도 6은 영구 자석(36)의 추가적인 실시예를 도시하며, 자유 단부들(58) 각각은, 앞의 예에서와 같이 계단형 표면에 의해서가 아니라 예각에 의해 형성된다. 2개의 자유 단부들(58)은, 2개의 자유 단부들(58) 사이의 중앙 포지션에서 보조 직선(72)에 의해 수직으로 교차하는 방사상 직선(60) 상에 위치된다. 오목한 경계 곡선(56)이 형성되는 원호의 중앙 포인트(74), 및 볼록한 경계 곡선(54)이 형성되는 원호의 중앙 포인트(76)가 보조 직선(72) 상에 위치된다. 즉, 볼록한 경계 곡선(54)의 포인트들 모두는 중앙 포인트(76), 특히, 제 1 반경(78)으로부터 동일한 거리를 갖는다. 마찬가지로, 볼록한 경계 곡선(56)의 포인트들 모두는 중앙 포인트(74), 특히, 제 2 반경(80)으로부터 동일한 거리를 갖는다. 2개의 반경들(78, 80)은 각각 예를 들어 동일한 크기이거나, 여기에 예시된 변형예에서와 같이, 제 2 반경(80)은 제 1 반경(78)보다 크다. 즉, 오목한 경계 곡선(56)을 형성하는 원호는 더 큰 제 2 반경(80)을 가지며, 볼록한 경계 곡선(54)을 형성하는 원호는 더 작은 제 1 반경(78)을 갖는다. 앞에 예시된 영구 자석들(36)의 경우에, 2개의 경계 곡선들(54, 56)은 또한 원호에 의해 이용가능하게 되는 것이 바람직하다.
도 7a 및 도 7b는 영구 자석(36)의 단면을 다시 한번 도시한다. 여기서, 자화 방향(42)이 도시된다. 도 7b에 도시된 실시예의 경우, 이 자화 방향(42)은 접선 방향(T)을 향한다. 대조적으로, 도 7a에 도시된 변형예에서, 상기 자화 방향(42)은 오목한 경계 곡선(56)에 대해 또는 볼록한 경계 곡선(54)에 대해, 즉 결과적으로 본질적으로 각각 할당된 중앙 포인트(74, 76)를 향하여 수직으로 지향된다.
도 8a는 도 7a에 도시되고 도 8b, 8c에서 변경되는 영구 자석(36)을 다시 한번 도시한다. 이러한 맥락에서, 도 8b에서, 도 8a의 원호에 의해 형성되는 볼록한 경계 곡선(54)은 적어도 부분적으로 사다리꼴 형상로 대체된다. 그 결과, 자유 단부들(58)이 두꺼워지는 방식으로 형성된다. 도 8c에 도시된 실시예에서, 오목한 경계 곡선(56)은 또한 본질적으로 사다리꼴인 형상으로 구성된다. 즉, 원호는 3개의 섹션들로 형성되는 곡선으로 대체된다. 도 8b, 8c에 도시된 변형예들에서, 자화 방향(42)이 도시되지 않았으며, 각각의 경계면(54, 56)과 관련하여 접선 방향(T)이거나 또는 수직이다.
도 9는 전기 모터(14)를 제조하기 위한 방법(82)을 도시한다. 제 1 작업 단계(84)에서, 접선 방향(T)으로 강한 자속(38)을 갖는 면과 약한 자속(40)을 갖는 면을 지닌 영구 자석들(36) 중 하나가 결정된다. 제 2 작업 단계(86)에서, 접선 방향(T)으로 강한 자속(38)을 갖는 면과 약한 자속(40)을 갖는 면을 또한 갖는 영구 자석들(36) 중 추가의 것이 결정된다. 후속하는 제 3 작업 단계(88)에서, 2개의 영구 자석들(36)은, 2개의 영구 자석들(36) 중 하나의 약한 자속(40)을 갖는 면이 나머지 영구 자석(36)의 강한 자속(38)을 갖는 면을 향하는 방식으로 적층형 코어(28)의 내부에 배열된다. 특히, 전기 모터(40)(도 3에 도시됨)가 제조되는 경우, 이들 2개의 면들(38, 40)이 동일한 홀더(66)를 맞대어 지지하고 이를 둘러싼다.
도 10은 자동차의 라디에이터 팬(90) 형태의 조정 드라이브의 추가적인 실시예를 상대적인 풍향(92)에서의 개략적인 단면도로 도시한다. 상대적인 풍향(92)은 자동차(2)의 이동 방향에 평행하게 그리고 그에 대한 반대 방향으로 지향된다. 상대적인 풍향(92)은, 특히, 자동차의 만족스러운 동작 동안 자동차(2)에 충돌하는 상대적인 바람의 방향을 나타낸다. 자동차(2)는, 상부에 팬 슈라우드(fan shroud)(98)가 장착되는 라디에이터 블록(96)을 갖는 라디에이터 크로스레일(94)을 포함한다. 부착은 별도의 웨브들(100)에 의해 수행된다. 즉, 예시된 팬 슈라우드(98)는 라디에이터 블록(96)에 기밀 방식으로 연결되지 않는다. 그러나, 라디에이터 블록(96) 상의 라디에이터 크로스레일(94)의 밀폐 장착이 고려될 것이다.
라디에이터 팬(90)의 임펠러 휠(104)은 팬 슈라우드(98) 내의 리세스(102)에 배열되고 본질적으로 라디에이터 블록(96)과 평행하다. 임펠러 휠(104)과 팬 슈라우드(98) 사이의 접합부는, 누설 공기로 지칭되는 것을 방지하기 위해서 특유한 등고선들 또는 브러시들(본원에서는 도시되지 않음)에 의해 구현될 수 있다. 임펠러 휠(104)은 전기 모터(14)의 기계 샤프트(26)에 의해 구동된다. 라디에이터 팬(90)의 컴포넌트인 전기 모터(14)는 지주들(106)에 의해 팬 슈라우드(98)에 차례로 부착되고 임펠러 휠(104)과 라디에이터 블록(96) 사이에 포지셔닝된다. 전기 모터(14)의 회전자(24)는 상술된 실시예들 중 하나에 대응한다.
다수의 팬 블레이드들(108)이 샤프트(18)에 대해 동작가능하게 연결되며, 이들이 방사상 범위는 임펠러 휠(104)에 비해 작고 전기 모터(14)의 하우징(110)의 방사상 범위와 동일하다. 하우징(110)은 본질적으로 원통형이며, 실린더 축은 상대적인 풍향(92)에 평행하다. 전기 모터(14)의 회전자(24) 및 고정자(46)가 내부에 배열되는 실린더-형 하우징(110)의 베이스 페이스 또는 커버 페이스의 각각의 경우에, 다수의 유입 개구들(112) 및 유출 개구들(114)이 하우징(110)에 형성된다.
임펠러 휠(104)을 회전시킴으로써, 자동차(2)가 정지 상태에 있을 때 상대적인 바람(116)이 증폭되거나 생성되며, 상기 상대적인 바람(116)은 상대적인 풍향(2)과 평행하고 후자와 동일한 방향으로 지향된다. 따라서, 상대적인 바람(116)은 라디에이터 팬(90)에 의해 라디에이터 블록(96)을 통해 빨아들여진다(sucked). 상대적인 바람(116)은 실린더-형 하우징(110)의 커버 페이스들 중 하나에 적어도 부분적으로 충돌한다. 이 부분은 유입 개구들(112)을 통해 하우징(110)으로 진입하고 임펠러 휠(104)과 동일한 회전 방향을 갖는 팬 블레이드들(108)에 의해 유출 개구들(114)을 통해 하우징(110) 밖으로 다시 빨아들여진다. 따라서, 하우징(110) 내의 공기 흐름은 본질적으로 상대적인 풍향(2)에 평행하게 그리고 하우징(110) 주위로 지향되는 상대적인 바람(116)에 평행하게 진행한다.
본 발명은 상술된 예시적인 실시예들로 한정되지 않는다. 그 대신에, 본 발명의 다른 변형예들은 또한, 본 발명의 주제로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 이로부터 유도될 수 있다. 특히, 이외에도, 개별적인 예시적인 실시예들과 관련하여 설명되는 모든 개별 피처들은 또한 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 일부 다른 방법으로 서로 결합될 수 있다.
도면 부호들의 리스트
2 드라이브 트레인
4 내연 기관
6. 제 1 샤프트
8. 기어박스
10. 제 2 샤프트
12. 구동 휠
14. 전기 모터
16. 기어박스 액추에이터
18. 데이터 라인
20. 선택기 레버
22. 기계 축
24 회전자
26 기계 샤프트
28 적층형 코어
30 리세스
32 슬롯
34 돌출부
36 영구 자석
38 강한 자속의 면
40 약한 자속의 면
42 자화 방향
44 축 리세스
46 고정자
48 에어 갭
50 치형부
52 전기 코일
54 볼록한 경계 곡선
56 오목한 경계 곡선
58 자유 단부
60 방사상 직선
62 중앙 고정 스타
64 팁
66 홀더
68 함몰부
70 리세스
72 보조 직선
74 오목한 경계 곡선의 중앙 포인트
76 볼록한 경계 곡선의 중앙 포인트
78 제 1 반경
80 제 2 반경
82 방법
84 제 1 작업 단계
86 제 2 작업 단계
88 제 3 작업 단계
90 라디에이터 팬
92 상대적인 풍향
94 라디에이터 크로스레일
96 라디에이터 블록
98 팬 슈라우드
100 웨브
102 리세스
104 임펠러 휠
106 지주
108 팬 블레이드
110 하우징
112 유입 개구
114 유출 개구
116 상대적인 바람
A 축 방향
R 방사상 방향
T 접선 방향

Claims (12)

  1. 자동차의 특히, 조정 드라이브(16) 또는 라디에이터 팬(90)의 전기 기계(14)로서,
    기계 축(22)을 중심으로 회전가능하도록 장착되고 그리고 방사상 방향(R)으로 배열되는 다수의 영구 자석들(36)을 갖는 회전자(24)를 가지며, 각각의 영구 자석(36)은 접선 방향(T)으로 한 면은 강한 자속(38)을 갖고 한 면은 약한 자속(40)을 가지며, 영구 자석들(36)은 상기 접선 방향(T)에 인접할 경우, 상이한 면들(38, 40)이 서로를 향해 지향됨으로써, 상기 영구 자석들(36)이 상기 접선 방향(T)으로 자화되는, 전기 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 영구 자석(36)은 단일 부품(one piece)이고 그리고/또는 특히 페라이트 분말로부터 소결되는, 전기 기계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 영구 자석(36)은 상기 기계 축(22)에 대하여 수직인 C-형 단면을 가지며, 각각의 자유 단부(58)는 방사상 직선(60) 상에 위치되는, 전기 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영구 자석들(36) 모두는 동일한 접선 방향(T)으로 곡선을 이루는, 전기 기계.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 단면은 오목한 경계 곡선(56) 및 볼록한 경계 곡선(54)을 가지며, 상기 오목한 경계 곡선(56) 및 상기 볼록한 경계 곡선(54) 둘 모두는, 중앙 포인트들(76, 74)이 방사상 직선(60)에 수직인 보조 직선(72) 상에 각각 위치되는 원호(arc)들이며, 상기 보조 직선(72)은 상기 방사상 방향(R)으로, 특히 2개의 자유 단부들(58) 사이에 중앙에 배열되는, 전기 기계.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 오목한 경계 곡선(56)을 형성하는 원호는 상기 볼록한 경계 곡선(54)을 형성하는 원호보다 더 큰 반경(80)을 갖는, 전기 기계.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(24)는 상기 다수의 영구 자석들(36)에 대응하는 다수의 리세스들(30)을 갖는 적층형 코어(28)를 가지며, 상기 영구 자석들(36) 중 하나는 각각의 경우에 상기 리세스들 중 하나의 내부에 배열되는, 전기 기계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 리세스(30)는, 돌출부(34)에 의해, 특히 서로를 향하여 지향되는 2개의 돌출부들(34)에 의해 상기 방사상 방향(R)으로 외부에서 경계가 형성되고, 그리고/또는 상기 적층형 코어(28)는 상기 영구 자석들(36) 사이에서 상기 접선 방향(T)으로 배열되고 중앙 고정 스타(62)의 팁(64)에 각각의 연결되는 홀더들(66)을 가지며 그리고/또는 축 리세스(44)는 각각 인접한 영구 자석들(36) 사이에 상기 접선 방향(T)으로 배열되는, 전기 기계.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전기 기계(14)를 제조하기 위한 방법(82)으로서,
    상기 접선 방향(T)으로 한 면이 강한 자속(38)을 갖고 한 면은 약한 자속(40)을 갖는 제 1 영구 자석(36), 상기 접선 방향(T)으로 한 면이 강한 자속(38)을 갖고 한 면은 약한 자속(40)을 갖는 제 2 영구 자석(36)이 결정되며, 2개의 영구 자석들(36)은, 상이한 면들(40)이 서로를 향해 지향되는 방식으로 서로 인접하게 배열되는, 전기 기계를 제조하기 위한 방법.
  10. 자동차의 특히, 조정 드라이브(16) 또는 라디에이터 팬(90)의 전기 기계(14)로서,
    기계 축(22)을 중심으로 회전가능하도록 장착되고 그리고 방사상 방향(R)으로 배열되는 다수의 영구 자석들(36)을 갖는 회전자(24)를 가지며, 각각의 영구 자석(36)은 상기 기계 축(22)에 대하여 수직인 C-형 단면을 가지며, 상기 C-형 단면은 오목한 경계 곡선(56) 및 볼록한 경계 곡선(54)을 가지며, 상기 오목한 경계 곡선(56) 및 상기 볼록한 경계 곡선(54) 둘 모두는, 중앙 포인트(76, 74)가 방사상 직선(60)에 대하여 수직인 보조 직선(72) 상에 위치되는 원호들이며, 상기 방사상 직선(60) 상에 상기 단면의 자유 단부들(58)이 배열되고, 상기 오목한 경계 곡선(56)을 형성하는 원호는 상기 볼록한 경계 곡선(54)을 형성하는 원호보다 더 큰 반경(80)을 갖는, 전기 기계.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 자동차의 전기 기계(14)의 회전자(24).
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전기 기계(14)를 갖는, 자동차의, 특히 기어박스 액추에이터 또는 라디에이터 팬의 조정 드라이브(16, 90).
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