WO2010076256A1 - Gleichstrommotor - Google Patents

Gleichstrommotor Download PDF

Info

Publication number
WO2010076256A1
WO2010076256A1 PCT/EP2009/067637 EP2009067637W WO2010076256A1 WO 2010076256 A1 WO2010076256 A1 WO 2010076256A1 EP 2009067637 W EP2009067637 W EP 2009067637W WO 2010076256 A1 WO2010076256 A1 WO 2010076256A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
permanent magnets
rotor
recesses
motor according
base body
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/067637
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steven Andrew Evans
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN200980153849XA priority Critical patent/CN102273050A/zh
Priority to EP09795776A priority patent/EP2384532A1/de
Publication of WO2010076256A1 publication Critical patent/WO2010076256A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Definitions

  • the invention relates to a DC motor, which contains a stator with a cavity for receiving a rotor and a magnetic field generating device, with which a rotating magnetic multipole field can be generated. Furthermore, the DC motor includes a rotatably mounted shaft, which carries the rotor and a base body which is rotatably connected to the shaft, wherein the base body has a plurality of recesses. In the recesses of the base body a plurality of permanent magnets is arranged, wherein the shape of the recesses is complementary to the shape of the permanent magnet.
  • Field strength can be provided in the air gap between the rotor and stator.
  • the permanent magnets are placed as close as possible to the peripheral surface of the rotor according to the prior art.
  • only a narrow web is available on the peripheral surface, which holds the cuboid permanent magnets against the acting centripetal force in the rotor. The transmissible over this web holding force thus limits the maximum speed of the rotor.
  • the present invention seeks to provide a DC motor, which has a comparable
  • a DC motor which includes a stator having a cavity for receiving a rotor and a magnetic field generating device, with which a rotating magnetic multipole field can be generated. Furthermore, the proposed DC motor includes a rotatably mounted shaft which carries the rotor. This contains a base body which is rotatably connected to the shaft, wherein the base body has a plurality of recesses. In the recesses of the base body a plurality of permanent magnets is arranged, wherein the shape of the recesses is complementary to the shape of the permanent magnets and the permanent magnets have at least one curved outer contour.
  • an improved rotor geometry can be realized, in which the permanent magnets have a larger load-bearing contact surface to the surrounding rotor material.
  • the inventively proposed rotor geometry is suitable for providing a virtually unchanged magnetization in the air gap between the rotor and stator, so that the available torque is only slightly reduced or even increased.
  • the arcuate permanent magnets have the shape of a circular segment, wherein the circular segment particularly preferably covers about one third of a full circle.
  • a particularly favorable manufacturability of the permanent magnets is obtained in particular when the permanent magnets have a radial termination of the length b and a tangential termination of the length a, wherein the ratio of a to b is about 1.
  • the expert is of course familiar that this numerical value is not strictly observed. Rather, even with deviations, the advantageous effects according to the invention can still be at least partially adjusted.
  • the inventively proposed rotor can be made for example by means of an injection molding of a filled plastic.
  • the proposed rotor is made of a plurality of stampings, which are punched by means of a complementary shaped tool from a sheet, such as a transformer sheet.
  • a plurality of stamped sheets is then fixed in a torsionally rigid manner on the DC motor shaft, for example by means of an exact fitting, so that along the longitudinal extension of the shaft there results an approximately cylindrical laminated core as the rotor main body.
  • identical sheet metal cuts can be used for the laminated core.
  • a constant cross-section results along the long extension of the rotor.
  • at least two different sheet metal sections can be used, so that the cross section of the rotor is not constant along the longitudinal extent.
  • At least one stamped sheet according to one particularly preferably has
  • FIG. 1 shows a cross section through a DC motor proposed according to the invention
  • FIG. 2 shows a section from the cross section of a rotor according to the invention
  • FIG. 3e in a sheet-metal section of a punching plate which can be used for producing the rotor basic body according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a sheet-metal section of a stamping sheet usable for producing the rotor base body according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a sheet-metal section of a stamping sheet usable for producing the rotor basic body according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a sheet-metal section of a stamping sheet usable for producing the rotor base body according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a cross section through a permanent magnet used according to the invention.
  • Figure 1 shows a DC motor according to an embodiment of the invention.
  • the motor includes a stator 100 and a rotor 200.
  • the stator 100 includes a plurality of pole shoes 1 15, which are separated by slots 1 10 from each other.
  • the stator 12 slots 1 10 and 12 pole pieces 1 15 on.
  • the pole shoes 1 15 are over a
  • Yoke 140 connected to each other to guide the magnetic flux.
  • the pole pieces 1 15 and the yoke 140 can be made in one piece.
  • the stator 12 comprises coils each having N turns of an electrical conductor, for example enamel-insulated copper wire.
  • the turns Run partially through the slots 1 10.
  • the coils as such are known in the art and therefore not shown in the figure.
  • the coils of the stator 100 are cyclically acted upon by means of a switching device, not shown, with an electric current. In this way, a magnetic multipole field is created whose orientation relative to the stator 100 changes cyclically.
  • a magnetic field is referred to in the context of the present invention as a rotating magnetic field.
  • stator may also have a greater or lesser number of pole pieces.
  • the rotor 200 In the cylindrical interior of the stator 100, the rotor 200 is located.
  • the rotor 200 has an axis of rotation 120.
  • the axis of rotation surrounds a
  • the outer surface of the main body of the rotor 200 is separated from the inner surface of the stator 100 by an air gap 130.
  • Permanent magnets 270 are embedded in the rotor 200.
  • the permanent magnets 270 have an arcuate, in particular a sector-shaped, cross-section.
  • the permanent magnets 270 also generate a magnetic multipole field which, when the DC motor is in operation, couples to the rotating multipole field of the stator. In this way, the rotor 200 rotates with the rotating magnetic field of the stator, whereby a Nutzmosmoment from the rotor 200 is discharged.
  • the permanent magnets 270 have a circular sector shape with about 120 ° opening angle. In each case two permanent magnets 270 are spaced apart on their inner side facing the shaft 120 by means of a rib 250.
  • Two permanent magnets 270 each hold a pole piece 210.
  • the pole piece 210 serves to guide the multipole field generated by the permanent magnet.
  • a pole piece 220th arranged between two each pair of pole piece 210 enclosing pairs of permanent magnets 270. In order to be able to manufacture the pole shoes 220 and 210 in one piece, these are connected to one another via webs 260 and ribs 250.
  • Figure 2 shows a section of about 90 ° from the rotor shown in Figure 1.
  • the essential advantage of the invention will be clarified with reference to FIG. Figure 2 shows in cross-section two arcuate permanent magnets 270, which each enclose a pole piece 210 partially.
  • the pole pieces 210 are connected via webs 260 to the pole piece 220 visible in the central part of the picture.
  • the permanent magnets 270 Upon rotation of the rotor 200 about the axis of rotation 120, the permanent magnets 270 are accelerated radially outwards by the acting centripetal force. As a result, the permanent magnets 270 with their outer surface 275 at least partially, i. in the area of the partial surfaces 240 and 245, make positive contact with the surface of the pole shoe 220.
  • the pole piece 220 carries the forces acting on the surfaces 240 and 245 via a tensile stress in the shaft 230.
  • the shaft 230 has a relation to the prior art increased material thickness, which allows the transmission of larger forces and thus higher speeds of the rotor. Since the magnetic flux is concentrated in the region of the pole shoes 210 and 220, the increased material thickness 230 remains unaffected by that in the air gap
  • the main body of the rotor 200 is formed by a laminated core, which has a plurality of
  • punching plates which are arranged on the shaft 120. Of the Sheet metal section of the punching plates thus indicates the cross section of the rotor 200. If only identical punching plates are used to construct the basic body of the rotor 200, then the rotor 200 has a constant cross section along its longitudinal extent. If different punching plates are used, the cross section of the rotor changes along its longitudinal extent. In this way, the magnetic and mechanical properties of the rotor can be optimized. Exemplary embodiments for different stamped sheets are given below.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a stamped sheet metal for a rotor 200 proposed according to the invention.
  • An opening is arranged centrally in the stamped sheet metal and serves to receive the shaft 120.
  • the sheet-metal section according to FIG. 3 also has four pole shoes 210. These are limited by two recesses 300 and 305, which are provided for receiving the permanent magnets 270. Two recesses 300 and
  • 305 are separated by a rib 250.
  • each pole piece 210 is connected to its adjacent pole pieces 220 by a web 260.
  • the recesses 300 and 305 are complementary to the outer shape of a permanent magnet 270, i. the permanent magnet can be introduced with predetermined tolerances in the recess.
  • a potting compound or an adhesive may be provided.
  • the tolerances of the dimensions of the openings 300 and 305 and the permanent magnets 270 may be selected such that a clamping of the permanent magnet 270 in the opening 300 or 305 results.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a sheet metal section according to the present invention.
  • the sheet-metal section according to FIG. 4 again has four pole shoes 210, which are connected by means of webs 260 to the respective adjacent pole shoe 220.
  • Each pole piece 210 is surrounded by an opening 300.
  • the opening 300 has the shape of a circular sector with an opening angle of about 240 °. This means that in the opening 300 two permanent magnets can be accommodated with an approximately third circular sector-shaped cross-section. Due to the absence of the ribs 250, the magnetic flux between two adjacent
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a sheet-metal section for a rotor 200 according to the invention.
  • the sheet-metal section according to FIG. 5 in turn has a plurality of recesses 300 and 305 which are separated from each other by a rib 250.
  • the rib 250 connects a pole piece 210 at its base to the base of two adjacent pole pieces 220. In this way, the sheet metal section of Figure 5 can be made in one piece.
  • the sheet-metal section according to FIG. 5 has
  • FIG. 6 A fourth embodiment of a sheet metal section is shown in FIG.
  • the sheet metal section according to FIG. 6 is characterized in that neither ribs 250 nor webs 260 are arranged between the pole shoe regions 210 and the pole shoe regions 220. This results in the least possible disturbance of the magnetic flux of the permanent magnets 270, which can be arranged in the openings 300.
  • the sheet metal section according to FIG. 6 is also suitable for exerting a holding force on the permanent magnets 270 via the contact surfaces 240 and 245 and for holding them in their position in the rotor 200 even at high rotational speeds.
  • FIG. 7 shows the cross section of a permanent magnet 270.
  • the permanent magnet 270 has a circular sector-shaped base area.
  • the permanent magnet 270 has a circular outer boundary surface 275, which adjoins the pole piece 220 and the contact surface 240 when the permanent magnet is used in a rotor.
  • the permanent magnet 270 has a circular inner boundary surface 274 which, when the permanent magnet 270 is used in a rotor 200, adjoins the pole shoe 210.
  • the magnetization 271 of the permanent magnet 270 shown points radially outward.
  • the magnetic flux thus proceeds from the surface 275 through the pole piece 220 of the rotor to a pole piece 15 of the stator.
  • the magnetic circuit connects via the yoke 140 to an adjacent pole piece 1 15, from there via the air gap 130 to the pole piece 210 of the rotor and from there to the inner surface 274 of the permanent magnet 270.
  • the circular sector-shaped permanent magnet 270 has a
  • the permanent magnet has a radial termination of length b and a tangential termination of length a, which have a ratio of approximately 1: 1. This means that the length a corresponds approximately to the length b. Both measures support the radial magnetization 271 shown in FIG.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, welcher einen Stator mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors und eine Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält, mit welcher ein rotierendes magnetisches Multipolfeld erzeugbar ist. Weiterhin enthält der Gleichstrommotor eine drehbar gelagerte Welle, welche den Rotor trägt und einen Grundkörper, welcher mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist. In den Ausnehmungen des Grundkörpers ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet, wobei die Form der Ausnehmungen zur Form der Permanentmagneten komplementär ist und die Permanentmagneten mindestens eine gekrümmte Außenkontur aufweisen.

Description

Beschreibung
GLEICHSTROMMOTOR
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, welcher einen Stator mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors und eine Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält, mit welcher ein rotierendes magnetisches Multipolfeld erzeugbar ist. Weiterhin enthält der Gleichstrommotor eine drehbar gelagerte Welle, welche den Rotor trägt und einen Grundkörper, welcher mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl von Aus- nehmungen aufweist. In den Ausnehmungen des Grundkörpers ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet, wobei die Form der Ausnehmungen zur Form der Permanentmagneten komplementär ist.
Stand der Technik
Aus der DE 19915664 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem aus einem Blechstapel gebildeten Rotor bekannt. Der Rotor weist dabei längliche Ausnehmungen auf, in welche quaderförmige Permanentmagnete eingesetzt werden können, um ein magnetisches Multipolfeld zu erzeugen. Bei Betrieb des Gleichstrommotors koppelt das magnetische Feld des Rotors an ein rotierendes magnetisches Feld, welches mit elektromagnetischen Spulen des Stators erzeugt wird. Dadurch wird auch der Rotor in Rotation versetzt und gibt ein Drehmoment ab.
Um ein hohes nutzbares Drehmoment bereitzustellen, muss eine große
Feldstärke im Luftspalt zwischen Rotor und Stator bereitgestellt werden. Dazu werden gemäß dem Stand der Technik die Permanentmagnete möglichst nahe an der Umfangsfläche des Rotors platziert. Dadurch steht an der Umfangsfläche nur noch ein schmaler Steg zur Verfügung, welcher die quaderförmigen Permanentmagnete entgegen der wirkenden Zentripetalkraft im Rotor festhält. Die über diesen Steg übertragbare Haltekraft begrenzt somit die maximal zulässige Drehzahl des Rotors.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrommotor bereitzustellen, welcher ein vergleichbares
Drehmoment bereitzustellen vermag und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Drehzahlfestigkeit aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gleichstrommotor gelöst, welcher einen Stator mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors und eine Magnetfelderzeugungseinrichtung enthält, mit welcher ein rotierendes magnetisches Multipolfeld erzeugbar ist. Weiterhin enthält der vorgeschlagene Gleichstrommotor eine drehbar gelagerte Welle, welche den Rotor trägt. Dieser enthält einen Grundkörper, welcher mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist. In den Ausnehmungen des Grundkörpers ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet, wobei die Form der Ausnehmungen zur Form der Permanent- magnete komplementär ist und die Permanentmagnete mindestens eine gekrümmte Außenkontur aufweisen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mit radial magnetisierten, bogenförmigen Permanentmagneten eine verbesserte Rotorgeometrie realisiert werden kann, bei welcher die Permanentmagnete eine größere lastabtragende Kontaktflache zum umgebenden Rotormaterial aufweisen. Dadurch können größere Zentripetalkräfte übertragen werden, wodurch die Drehzahlfestigkeit des Rotors ansteigt. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Rotorgeometrie dazu geeignet, eine nahezu unveränderte Magnetisierung im Luftspalt zwischen Rotor und Stator bereitzustellen, so dass das verfügbare Drehmoment nur geringfügig verringert oder sogar erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die bogenförmigen Permanentmagnete die Form eines Kreissegmentes auf, wobei das Kreis- segment besonders bevorzugt etwa ein Drittel eines Vollkreises abdeckt.
Dadurch kann durch spiegelsymmetπsche Anordnung zweier Permanentmagnete ein Kreissegment von etwa zwei Dritteln eines Vollkreises abgedeckt werden, so dass jeweils zwei Permanentmagnete einen magnetischen Polschuh des Rotors umgeben.
Eine besonders günstige Herstellbarkeit der Permanentmagnete ergibt sich insbesondere dann, wenn die Permanentmagnete einen radialen Abschluss der Länge b und einen tangentialen Abschluss der Länge a aufweisen, wobei das Verhältnis von a zu b etwa 1 beträgt. Dem Fachmann ist dabei selbstverständlich geläufig, dass dieser Zahlenwert nicht strikt einzuhalten ist. Vielmehr können sich auch bei Abweichungen die erfindungsgemäßen vorteilhaften Wirkungen noch zumindest teilweise einstellen.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Rotor kann beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens aus einem gefüllten Kunststoff gefertigt werden. Besonders bevorzugt wird der vorgeschlagene Rotor aus einer Vielzahl von Stanzteilen gefertigt, welche mittels eines komplementär geformten Werkzeuges aus einem Blech, beispielsweise einem Transformatorblech, gestanzt werden. Eine Mehrzahl von gestanzten Blechen wird dann drehsteif auf der Gleichstrommotorwelle befestigt, beispielsweise durch passgenaues Aufpressen, so dass sich entlang der Längserstreckung der Welle ein etwa zylindrisches Blechpaket als Rotorgrundkörper ergibt.
In einer Ausführungsform der Erfindung können für das Blechpaket identische Blechschnitte verwendet werden. In diesem Fall ergibt sich entlang der Langserstreckung des Rotors ein konstanter Querschnitt. In einer Weiterbildung der Erfindung können zumindest zwei verschiedene Blechschnitte eingesetzt werden, so dass der Querschnitt des Rotors entlang der Längserstreckung nicht konstant ist.
Besonders bevorzugt weist dabei zumindest ein Stanzblech gemäß einem
Blechschnitt tangentiale Verbindungsstege und/oder radial verlaufende Rippen auf. Dadurch kann die Feldformung des Multipolfeldes des Rotors auf Kosten der Haltekräfte der Permanentmagnete und damit der Drehzahlfestigkeit optimiert werden und umgekehrt. Auf diese Weise kann entweder ein langsam laufender Gleichstrommotor mit vergleichsweise hohem Drehmoment oder ein schnell laufender Gleichstrommotor mit niedrigerem Drehmoment hergestellt werden. Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Gleichstrommotor,
Figur 2einen Ausschnitt aus dem Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors,
Figur 3eιnen Blechschnitt eines zur Herstellung des Rotor-Grundkörpers verwendbaren Stanzbleches gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 4einen Blechschnitt eines zur Herstellung des Rotor-Grund körpers verwendbaren Stanzbleches gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur δeinen Blechschnitt eines zur Herstellung des Rotor-Grundkörpers verwendbaren Stanzbleches gemäß einem dritten Ausfuhrungsbeispiel,
Figur θeinen Blechschnitt eines zur Herstellung des Rotor-Grund körpers verwendbaren Stanzbleches gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Figur 7zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß verwendeten Permanentmagneten.
Figur 1 zeigt einen Gleichstrommotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Motor enthält einen Stator 100 und einen Rotor 200. Der Stator 100 umfasst eine Mehrzahl von Polschuhen 1 15, welche durch Schlitze 1 10 voneinander getrennt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stator 12 Schlitze 1 10 und 12 Polschuhe 1 15 auf. Die Polschuhe 1 15 sind über ein
Joch 140 miteinander verbunden, um den magnetischen Fluss zu führen. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Polschuhe 1 15 und das Joch 140 einstückig ausgeführt werden.
Weiterhin umfasst der Stator 12 Spulen mit jeweils N Windungen eines elektrischen Leiters, beispielsweise lackisoliertem Kupferdraht. Die Windungen verlaufen dabei teilweise durch die Schlitze 1 10. Die Spulen als solche sind dem Fachmann bekannt und daher in der Figur nicht dargestellt. Die Spulen des Stators 100 werden mittels einer nicht dargestellten Schalteinrichtung zyklisch mit einem elektrischen Strom beaufschlagt. Auf diese Weise entsteht ein magnetisches Multipolfeld, dessen Orientierung relativ zum Stator 100 sich zyklisch ändert. Ein solches Magnetfeld wird im Kontext der vorliegenden Erfindung als rotierendes Magnetfeld bezeichnet.
Dem Fachmann ist dabei geläufig, dass die dargestellte Geometrie mit 12 Polschuheπ 1 15 lediglich beispielhaft gewählt ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Stator auch eine größere oder eine geringere Anzahl an Polschuhen aufweisen.
Im zylindrischen Innenraum des Stators 100 befindet sich der Rotor 200. Der Rotor 200 weist eine Drehachse 120 auf. Die Drehachse umgibt ein im
Wesentlichen zylindrischer Grundkörper. Die Außenfläche des Grundkörpers des Rotors 200 ist von der Innenfläche des Stators 100 durch einen Luftspalt 130 getrennt.
Im Rotor 200 sind Permanentmagnete 270 eingebettet. Die Permanentmagnete
270 weisen dabei einen bogenförmigen, insbesondere einen kreissektorförmigen, Querschnitt auf. Die Permanentmagnete 270 erzeugen ebenfalls ein magnetisches Multipolfeld, welches bei Betrieb des Gleichstrommotors an das rotierende Multipolfeld des Stators ankoppelt. Auf diese Weise rotiert der Rotor 200 mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators, wodurch ein Nutzdrehmoment vom Rotor 200 abgegeben wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Permanentmagnete 270 eine Kreissektorform mit etwa 120° Öffnungswinkel auf. Jeweils zwei Permanent- magnete 270 sind an ihrer inneren, der Welle 120 zugewandten Seite, mittels einer Rippe 250 voneinander beabstandet.
Jeweils zwei Permanentmagnete 270 fassen einen Polschuh 210 ein. Der Polschuh 210 dient dazu, dass von dem Permanentmagneten erzeugte Multipolfeld zu führen. Zwischen zwei jeweils einen Polschuh 210 einschließenden Paaren von Permanentmagneten 270 ist ein Polschuh 220 angeordnet. Um die Polschuhe 220 und 210 einstückig fertigen zu können, sind diese über Stege 260 und Rippen 250 miteinander verbunden.
Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass der vorgeschlagene Rotor nicht in jeder Ausführungsform der Erfindung acht Permanentmagnete 270 aufweisen muss. In Abhängigkeit der Geometrie des Stators kann der Fachmann auch eine andere Geometrie des Rotors mit einer größeren oder einer geringeren Anzahl von Permanentmagneten 270 und dementsprechend einer hieran angepassten Anzahl von Polschuhen 210 und 220 vorsehen. Die Erfindung lehrt nicht das Einhalten der in Figur 1 gezeigten Geometrie als
Lösungsprinzip.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt von etwa 90° aus dem in Figur 1 dargestellten Rotor. Anhand der Figur 2 soll der wesentliche Vorteil der Erfindung verdeutlicht werden. Figur 2 zeigt im Querschnitt zwei bogenförmige Permanentmagnete 270, welche jeweils einen Polschuh 210 teilweise umschließen. Die Polschuhe 210 sind über Stege 260 mit dem im zentralen Bildteil sichtbaren Polschuh 220 verbunden.
Bei Rotation des Rotors 200 um die Drehachse 120 werden die Permanentmagnete 270 durch die einwirkende Zentripetalkraft radial nach außen beschleunigt. Dies führt dazu, dass die Permanentmagnete 270 mit ihrer Außenfläche 275 zumindest teilweise, d.h. im Bereich der Teilflächen 240 und 245, in kraftschlussigen Kontakt mit der Oberflache des Polschuhs 220 treten. Der Polschuh 220 tragt die über die Flachen 240 und 245 einwirkenden Kräfte über eine Zugspannung im Schaft 230 ab. Der Schaft 230 weist dabei eine gegenüber dem Stand der Technik vergrößerte Material stärke auf, welche die Übertragung größerer Kräfte und damit höhere Drehzahlen des Rotors erlaubt. Da der magnetische Fluss im Bereich der Polschuhe 210 und 220 konzentriert ist, bleibt die vergrößerte Materialstärke 230 ohne Einfluss auf die im Luftspalt
130 erzielbare magnetische Feldstärke und damit letztlich auch ohne Einfluss auf das vom Rotor 200 erzeugbare nutzbare Drehmoment.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Grundkörper des Rotors 200 durch ein Blechpaket gebildet, welches eine Vielzahl von
Stanzblechen enthält, welche auf der Welle 120 angeordnet sind. Der Blechschnitt der Stanzbleche gibt somit den Querschnitt des Rotors 200 an. Sofern zum Aufbau des Grundkörpers des Rotors 200 lediglich identische Stanzbleche verwendet werden, so weist der Rotor 200 einen konstanten Querschnitt entlang seiner Längserstreckung auf. Sofern unterschiedliche Stanzbleche verwendet werden, ändert sich der Querschnitt des Rotors entlang seiner Längserstreckung. Auf diese Weise können die magnetischen und mechanischen Eigenschaften des Rotors optimiert werden. Ausführungsbeispiele für verschiedene Stanzbleche werden nachfolgend angegeben.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stanzbleches für einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rotor 200 Zentral im Stanzblech ist eine Öffnung angeordnet, welche zur Aufnahme der Welle 120 dient. Der Blechschnitt nach Figur 3 weist weiterhin vier Polschuhe 210 auf. Diese werden von jeweils zwei Ausnehmungen 300 und 305 begrenzt, welche zur Aufnahme der Permanentmagnete 270 vorgesehen sind. Jeweils zwei Ausnehmungen 300 und
305 sind durch eine Rippe 250 voneinander getrennt.
Zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 300 und 305 sind jeweils auf der dem Polschuh 210 abgewandten Seite weitere Polschuhe 220 angeordnet. Jeder Polschuh 210 ist mit seinen benachbarten Polschuhen 220 durch einen Steg 260 verbunden. Auf diese Weise kann der Blechschnitt einstückig und mit maximaler Stabilität gefertigt werden. Die Ausnehmungen 300 und 305 sind dabei komplementär zur Außenform eines Permanentmagneten 270, d.h. der Permanentmagnet lasst sich mit vorgebbaren Toleranzen in die Ausnehmung einfuhren. Zur Fixierung des Permanentmagneten kann eine Vergussmasse bzw. ein Klebstoff vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Toleranzen der Abmessungen der Öffnungen 300 und 305 und der Permanentmagneten 270 so gewählt sein, dass sich eine Klemmung des Permanentmagneten 270 in der Öffnung 300 bzw. 305 ergibt.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines Blechschnittes gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Blechschnitt gemäß Figur 4 weist wiederum vier Polschuhe 210 auf, welche mittels Stegen 260 mit dem jeweils benachbarten Polschuh 220 verbunden sind. Jeder Polschuh 210 ist von einer Öffnung 300 umgeben. Die Öffnung 300 weist die Form eines Kreissektors mit einem Öffnungswinkel von etwa 240° auf. Dies bedeutet, dass in die Öffnung 300 zwei Permanentmagnete mit einem etwa drittelkreissektorförmigen Querschnitt aufgenommen werden können. Durch das Fehlen der Rippen 250 wird der magnetische Fluss zwischen zwei benachbarten
Permanentmagneten 270 in der Öffnung 300 nicht gestört. Durch die Stege 260 kann der Blechschnitt gemäß Figur 4 dennoch einstückig ausgeführt werden.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Blechschnittes für einen erfindungsgemäßen Rotor 200. Der Blechschnitt gemäß Figur 5 weist wiederum eine Mehrzahl von Ausnehmungen 300 und 305 auf, welche jeweils durch eine Rippe 250 voneinander getrennt sind. Die Rippe 250 verbindet einen Polschuh 210 an dessen Basis mit der Basis zweier benachbarter Polschuhe 220. Auf diese Weise kann auch der Blechschnitt nach Figur 5 einstückig ausgeführt werden. Trotz des Fehlens der Stege 260 weist der Blechschnitt gemäß Figur 5
Anlageflächen 240 und 245 auf, welche eine Kraftübertragung zwischen Permanentmagneten 270 in den Öffnungen 300 und 305 und dem Polschuh 220 ermöglichen. Somit kann der Blechschnitt gemäß Figur 5 trotz fehlender Stege 260 eine der Zentripetalkraft entgegen gesetzte Haltekraft auf die Permanent- magnete 270 ausüben.
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines Blechschnittes ist in Figur 6 dargestellt. Der Blechschnitt gemäß Figur 6 zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen den Polschuhbereichen 210 und den Polschuhbereichen 220 weder Rippen 250 noch Stege 260 angeordnet sind. Dies ergibt die geringstmogliche Störung des magnetischen Flusses der Permanentmagnete 270, welche in den Öffnungen 300 angeordnet werden können.
Dennoch ist auch der Blechschnitt gemäß Figur 6 dazu geeignet, über die Anlageflächen 240 und 245 eine Haltekraft auf die Permanentmagnete 270 auszuüben und diese auch bei hohen Drehzahlen in ihrer Position im Rotor 200 zu halten.
Figur 7 zeigt schließlich den Querschnitt eines Permanentmagnetes 270. Der Permanentmagnet 270 weist eine kreissektorförmige Grundfläche auf Somit besitzt der Permanentmagnet 270 eine kreisförmige äußere Begrenzungsfläche 275, welche bei Einsatz des Permanentmagnetes in einem Rotor an den Polschuh 220 und die Anlagefläche 240 angrenzt. Weiterhin weist der Permanentmagnet 270 eine kreisförmige innere Begrenzungsfläche 274 auf, welche bei Einsatz des Permanentmagneten 270 in einem Rotor 200 an den Polschuh 210 angrenzt.
Die Magnetisierung 271 des dargestellten Permanentmagneten 270 weist radial nach außen. Bei Einsatz des Permanentmagneten 270 in einem erfindungsgemäßen Rotor verläuft der magnetische Fluss somit ausgehend von der Fläche 275 durch den Polschuh 220 des Rotors zu einem Polschuh 1 15 des Stators.
Von dort schließt sich der magnetische Kreis über das Joch 140 zu einem benachbarten Polschuh 1 15, von dort über den Luftspalt 130 zum Polschuh 210 des Rotors und von dort zur Innenfläche 274 des Permanentmagneten 270.
Bevorzugt weist der kreissektorförmige Permanentmagnet 270 einen
Öffnungswinkel von 120° auf. In der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform weist der Permanentmagnet einen radialen Abschluss der Länge b und einen tangentialen Abschluss der Länge a auf, welche ein Verhältnis von etwa 1 : 1 besitzen. Dies bedeutet, dass die Länge a in etwa der Länge b entspricht. Beide Maßnahmen unterstützen die in Figur 7 dargestellte radiale Magnetisierung 271.
Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die vorliegende Beschreibung ist daher nicht als beschrankend, sondern als erläuternd anzusehen.

Claims

Ansprüche
1 . Gleichstrommotor, enthaltend
- einen Stator (100) mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors (200) und einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, mit welcher ein rotierendes magnetisches Multipolfeld erzeugbar ist, - eine drehbar gelagerte Welle (120), welche den Rotor (200) trägt,
- einen Grundkörper, welcher mit der Welle (120) drehfest verbunden ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl von Ausnehmungen (300, 305) aufweist,
- eine Mehrzahl von Permanentmagneten (270), welche in den Ausnehmungen (300, 305) des Grundkörpers angeordnet sind, wobei die
Form der Ausnehmungen (300, 305) zur Form der Permanentmagneten (270) komplementär ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Permanentmagneten (270) mindestens eine gekrümmte Außenkontur aufweisen.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (270) die Form eines Kreissegmentes aufweisen.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kreissegment eine Öffnung von etwa 110° bis etwa 130° aufweist.
4. Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (270) eine radiale Magnetisierung (271 ) aufweisen.
5. Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (270) einen radialen Abschluss der Länge b und einen tangentialen Abschluss der Länge a aufweisen, wobei das Verhältnis von a zu b etwa 0.9 bis etwa 1.1 umfasst.
6. Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einer Mehrzahl von geschichteten Stanzblechen zusammengesetzt ist, wobei die Stanzbleche zumindest zwei verschiedene Blechschnitte aufweisen.
7. Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stanzblech gemäß einem Blechschnitt tangentiale Verbindungsstege (260) und/oder radial verlaufende Rippen (250) aufweist. 8 Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Permanentmagnete (270) einen Polschuh (210) umgeben.
PCT/EP2009/067637 2009-01-05 2009-12-21 Gleichstrommotor WO2010076256A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200980153849XA CN102273050A (zh) 2009-01-05 2009-12-21 直流电动机
EP09795776A EP2384532A1 (de) 2009-01-05 2009-12-21 Gleichstrommotor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009000028.3 2009-01-05
DE200910000028 DE102009000028A1 (de) 2009-01-05 2009-01-05 Gleichstrommotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010076256A1 true WO2010076256A1 (de) 2010-07-08

Family

ID=42112250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/067637 WO2010076256A1 (de) 2009-01-05 2009-12-21 Gleichstrommotor

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2384532A1 (de)
CN (1) CN102273050A (de)
DE (1) DE102009000028A1 (de)
WO (1) WO2010076256A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849542A (zh) * 2017-03-27 2017-06-13 郭智潮 一种电机定子的装配结构

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2987184B1 (fr) * 2012-02-20 2016-07-29 Moteurs Leroy-Somer Rotor de machine electrique tournante a concentration de flux.
WO2013135258A2 (de) 2012-03-13 2013-09-19 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Würzburg Elektrische maschine
CN110350694A (zh) * 2019-08-21 2019-10-18 苏州金莱克汽车电机有限公司 一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0712198A1 (de) * 1994-06-01 1996-05-15 Seiko Epson Corporation Dauermagnetläufer und sein herstellungsverfahren
DE19915664A1 (de) 1999-04-07 2000-10-19 Siemens Ag Elektrische Maschine mit einem Stator
EP1772945A1 (de) * 2001-09-05 2007-04-11 JTEKT Corporation Bürstenloser Gleichstrommotor
US20080258573A1 (en) * 2005-03-11 2008-10-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor of Rotating Electric Machine, Rotating Electric Machine and Vehicle Drive Apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5134846B2 (ja) * 2007-03-26 2013-01-30 株式会社東芝 永久磁石電動機ドライブシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0712198A1 (de) * 1994-06-01 1996-05-15 Seiko Epson Corporation Dauermagnetläufer und sein herstellungsverfahren
DE19915664A1 (de) 1999-04-07 2000-10-19 Siemens Ag Elektrische Maschine mit einem Stator
EP1772945A1 (de) * 2001-09-05 2007-04-11 JTEKT Corporation Bürstenloser Gleichstrommotor
US20080258573A1 (en) * 2005-03-11 2008-10-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor of Rotating Electric Machine, Rotating Electric Machine and Vehicle Drive Apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2384532A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849542A (zh) * 2017-03-27 2017-06-13 郭智潮 一种电机定子的装配结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN102273050A (zh) 2011-12-07
EP2384532A1 (de) 2011-11-09
DE102009000028A1 (de) 2010-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006025396B4 (de) A-phasiger bürstenloser Motor
EP1648074B1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere Gleichstrommotor
DE112006002546B4 (de) Elektromotor mit asymmetrischen Polen
DE102009054069A1 (de) Dreiphasige dynamoelektrische permanenterregte Synchronmaschine
DE102009048116A1 (de) Bürstenloser Synchronmotor
DE102010004887A1 (de) Spulenkörper zur Montage an einem Magnetkern, Magnetkern für Reluktanzresolver und Verfahren zur Herstellung
DE102005047771A1 (de) Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung
DE102015121102B4 (de) Rotorvorrichtung für einen Elektromotor und/oder Generator, Rotor und Motor mit einer solchen Rotorvorrichtung sowie Herstellungsverfahren
DE102021102807A1 (de) Magneten, Polschuhe und Schlitzöffnungen eines Axialflussmotors
DE102010032764A1 (de) Elektrische Maschine und Stator für dieselbe
EP2770616A1 (de) Elektrische Maschine mit geteiltem Stator
EP1060554A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere reluktanzmotor
EP3146619A1 (de) Elektrische maschine
DE102008054527A1 (de) Stator in einem Elektromotor
WO2010076256A1 (de) Gleichstrommotor
DE102007013738B4 (de) Elektrische Maschine mit Klauenpolstator
DE102008022209A1 (de) Wechselstrommotor
EP2641317A2 (de) Reluktanzmotor
DE202014100199U1 (de) Elektromotor
DE102010036828A1 (de) Stator für elektrische Maschine mit überlappenden U-förmigen Kernblechen
EP1982401A1 (de) Elektrische maschine
DE19858304C2 (de) Wechselstrommaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere zweipolige Transversalflußmaschine für hohe Drehzahl
DE602004005068T2 (de) Elektrische drehmaschine mit permanentmagnet-rotor
DE102022116994A1 (de) Rotoranordnung und elektrische Maschine
WO2002041471A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980153849.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09795776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2009795776

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009795776

Country of ref document: EP