DE102004049072A1 - Permanently excited motor especially electronically commutated motor has pole teeth connected by bridges around the rotor and permanent magnets held in channels - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen permanenterregten Motor, insbesondere einen EC-Motor.The The invention relates to a permanent-magnet motor, in particular a EC motor.
Der EC-Motor (electronically commutated) ist ein bürstenloser, permanenterregter Synchronmotor. Die für diesen Motortyp ebenfalls verwendete Bezeichnung „AC-Servomotor" kann zu Verwechslungen führen, da sie auch für hochdynamisch geregelte Asynchronmotoren verwendet wird. Um dies auszuschließen, wird der elektronisch kommutierte Motor nachfolgend als EC-Motor bezeichnet. EC-Motoren können als Innenläufermotoren oder als Außenläufermotoren ausgeführt sein. Die Erfindung bezieht sich vornehmlich auf Innenläufermotoren, anhand derer nachfolgend auch die Erfindung erläutert wird. Dennoch ist die Erfindung auch bei Aunenläufermotoren anwendbar.Of the EC motor (electronically commutated) is a brushless, permanent magnet Synchronous motor. The for This designation also used "AC servo motor" may cause confusion to lead, as she too for highly dynamically controlled asynchronous motors is used. To this ruled out the electronically commutated motor will subsequently become an EC motor designated. EC motors can as internal rotor motors or as external rotor motors accomplished be. The invention relates primarily to internal rotor motors, on the basis of which the invention is explained below. Nevertheless, that is Invention also in Aunenläufermotoren applicable.
Elektromotoren weisen einen feststehenden Teil und einen drehbar gelagerten Teil auf. Der feststehende Teil wird Stator oder Ständer genannt. Der drehbar gelagerte Teil wird Rotor oder Läufer genannt. Nachfolgend sollen hierfür die Begriffe Stator und Rotor verwendet werden.electric motors have a fixed part and a rotatably mounted part on. The fixed part is called a stator or a stator. The rotatably mounted Part becomes rotor or runner called. In the following, the terms stator and rotor should be used be used.
Das Motorgehäuse eines permanenterregten Motors wird oftmals im Stranggussverfahren oder durch Tiefziehen hergestellt. In das Motorgehäuse ist der Stator eingesetzt, der ein Statorblechpaket und Wicklungen umfasst. In die Bleche des Statorblechpakets sind Nuten zur Aufnahme der Drehstromwicklungen gefräst oder gestanzt. Die Verbindung der Bleche zum Statorblechpaket erfolgt mittels eines auf einer Seite des Blechs ausgeprägten Noppens, der in die zugehörige Vertiefung auf der anderen Seite des benachbarten Blechs eingreift.The motor housing Of a permanent-magnet motor is often in the continuous casting process or made by deep drawing. In the motor housing is the Stator used, which includes a stator lamination and windings. In the sheets of Statorblechpakets are grooves for receiving the Milled three-phase windings or punched. The connection of the sheets to the laminated stator core takes place by means of a pronounced on one side of the sheet pile, which in the corresponding recess engages on the other side of the adjacent sheet metal.
Auf der Rotorwelle des permanenterregten Motors ist das Rotorblechpaket angeordnet, das meist Ausstanzungen zur Gewichtsreduzierung aufweist. Auf der Peripherie des Rotorblechpakets sind Permanentmagnete angeordnet, die häufig unlösbar, beispielsweise mit Zwei-Komponenten-Kleber, befestigt sind. Bei einigen permanenterregten Motoren sind in die Bleche des Rotorblechpakets Nuten zur Aufnahme der Permanentmagnete gefräst oder gestanzt, die umfangsseitig offen sind.On The rotor shaft of the permanent-magnet motor is the rotor core arranged, which has mostly punch outs for weight reduction. On the periphery of the rotor laminated core permanent magnets are arranged, the common unsolvable, for example with two-component adhesive, are attached. For some permanently excited Motors are in the sheets of the rotor core package grooves for receiving milled the permanent magnets or punched, which are circumferentially open.
Nachteilig an den bekannten EC-Motoren ist, dass Magnetsplitter, welche bei bekannten EC-Motoren üblicherweise vorkommen, zu einer Blockade des Motors führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Bleche des Statorblechpakets nur mit einem erheblichen Ausschussanteil, bezogen auf die genutzte Blechfläche, herstellbar sind.adversely on the known EC motors is that magnetic splitter, which at known EC motors usually cause a blockage of the engine. Another disadvantage is that the sheets of Statorblechpakets only with a considerable proportion of broke, based on the used sheet metal surface, produced are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen permanenterregten Motor anzugeben, bei dem das Blockieren des Motors durch abgesplitterte Teile der Permanentmagnete wirksam verhindert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen permanenterregten Motor anzugeben, der die Herstellung der Bleche für das Statorblechpaket mit wesentlich geringerem Abfallanteil ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a permanent-magnet motor specify at which the blocking of the engine by splintered Parts of the permanent magnets is effectively prevented. Another The object of the invention is to specify a permanent-magnet motor, the manufacture of the sheets for allows the laminated stator core with a much lower proportion of waste.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen permanenterregten Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention Task solved by a permanent-magnet motor with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Der erfindungsgemäße permanenterregte Motor, der einen Stator und einen Rotor umfasst, wobei der Stator ein Statorblechpaket mit einer Mehrzahl von durch Nuten gebildeten Polzähnen und eine Mehrzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungen aufweist und der Rotor ein Rotorblechpaket mit einer Mehrzahl von durch zentralsymmetrisch angeordnete Ausstanzungen gebildeten Polzähnen und eine Mehrzahl von in den Ausstanzungen angeordneten Permanentmagneten aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstanzungen so angeordnet sind, dass die Polzähne entlang des Umfangs des Rotors durch Stege miteinander verbunden sind, so dass die Ausstanzungen Kanäle zur Aufnahme von Permanentmagneten bilden und die dem Stator zugewandte Fläche des Rotorblechpakets vollständig geschlossen ist.Of the permanent magnet motor according to the invention, comprising a stator and a rotor, wherein the stator is a laminated stator core with a plurality of pole teeth formed by grooves and has a plurality of windings arranged in the grooves and the rotor has a rotor core with a plurality of centrally symmetric arranged punched formed Polzähnen and a plurality of Having in the punching arranged permanent magnet is characterized in that the punches are arranged so that the pole teeth along the circumference of the rotor connected by webs are, so that the punched-out channels for receiving permanent magnets form and the stator facing surface of the rotor core completely closed is.
In den von den Ausstanzungen gebildeten Kanälen können die Permanentmagnete angeordnet werden. Durch diese Maßnahmen wird bei dem erfindungsgemäßen permanenterregten Motor verhindert, dass von den Permanentmagneten abgesplitterte Partikel zu einer Blockade des Motors führen können. Bei Innenläufermotoren ist die dem Stator zugewandte Fläche des Rotorblechpakets die äußere Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrischen Rotors. Bei Außenläufermotoren hingegen ist die dem Stator zugewandte Fläche des Rotorblechpakets die innere Mantelfläche des im Wesentlichen hohlzylindrischen Rotors. Durch die beschriebene Anordnung der Ausstanzungen sind die Polzähne im Umfangsbereich des Rotorblechpakets durch Stege miteinander verbunden.In the channels formed by the punched out the permanent magnets can be arranged. Through these measures is in the permanent-magnet according to the invention Motor prevents splintering from the permanent magnets Particles can lead to a blockage of the engine. For internal rotor motors is the surface facing the stator of the rotor laminated core, the outer surface of the essentially cylindrical rotor. In external rotor motors, however, is the Stator facing surface of the rotor laminated core, the inner circumferential surface of the substantially hollow cylindrical Rotor. By the described arrangement of the punched-out are the pole teeth connected by webs in the peripheral region of the rotor core.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind diese Stege in mindestens einem mittleren Bereich schmaler ausgeführt als in der Nähe der Polzähne des Rotorblechpakets.In an advantageous embodiment of the invention, these webs narrower in at least one middle area than near the pole teeth of the rotor core.
Dadurch wird erreicht, dass der durch die geschlossene Bauweise auftretende Flussverlust so gering wie möglich ist.Thereby is achieved that occurring through the closed design Flow loss as low as possible is.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich die Stirnseiten des Rotorblechpakets durch Rotorendscheiben vollständig abgeschlossen.In a further advantageous embodiment of the invention are additionally the End faces of the rotor core completely closed by Rotorendscheiben.
Die Rotorendscheiben können bei einem Innenläufermotor beispielsweise als Scheiben aus nichtmagnetischem Material ausgeführt sein, welche auf der Rotorwelle zentriert sind und die Stirnseiten des Rotors bis zum Außendurchmesser vollständig abdecken. Hierdurch wird ein nochmals verbesserter Schutz des Motors gegen Blockieren erreicht.The Rotor end discs can in an internal rotor motor For example, be designed as discs of non-magnetic material, which are centered on the rotor shaft and the end faces of Rotor to outside diameter completely cover. As a result, a further improved protection of the engine against Blocking achieved.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Permanentmagnete in die von den Ausstanzungen gebildeten Kanäle eingeklebt, wobei die Permanentmagnete von Klebstoff umhüllt sind.In An advantageous embodiment of the invention are the permanent magnets glued into the channels formed by the punched out, wherein the permanent magnets surrounded by adhesive are.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass der Klebstoff sowohl als geräuschdämpfendes Element, als auch zur Fixierung von Magnetsplittern dient.Advantageous in this embodiment is that the adhesive both as sound-damping Element, as well as for the fixation of magnetic splinters serves.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Statorblechpaket eine Mehrzahl von Polzahnblechpaketen.In an advantageous development of the invention comprises the stator lamination a plurality of Polzahnblechpaketen.
Jedes Polzahnblechpaket ist in bekannter Weise aus einer Vielzahl von Blechen zusammengefügt, die jedoch im Unterschied zu bekannten Statorblechpaketen nur einen Polzahn formen. Die einzelnen Polzahnblechpakete werden mit geeigneten Verbindungsmitteln zu einem Statorblechpaket zusammengefügt. Durch die Teilung des Statorblechpakets in mehrere Polzahnblechpakete kann das Statorblechpaket wesentlich kostengünstiger hergestellt werden, da bei der Herstellung der Bleche wesentlich weniger Stanzabfall anfällt. Außerdem können aus einzelnen Polzahnblechpaketen Statorblechpakete unterschiedlicher Konfiguration bezüglich der Anzahl der Polzähne hergestellt werden, wodurch Werkzeugkosten eingespart werden können.each Polzahnblechpaket is in a known manner from a variety of Metal sheets joined together, However, in contrast to known stator lamination only one Pole tooth shape. The individual Polzahnblechpakete be with suitable Joined connecting means to a laminated stator core. By the division of the stator lamination in several Polzahnblechpakete If the stator lamination stack can be manufactured much less expensively, because in the production of sheets much less punching waste accrues. Furthermore can from individual pole tooth packets stator laminations different Configuration re the number of pole teeth can be produced, whereby tooling costs can be saved.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Polzahnblechpakete mit ihren Stirnseiten zwischen zwei Statorendscheiben angeordnet und dadurch zu einem Statorblechpaket verbunden, wobei die Statorendscheiben Aufnahmemittel zur Positionierung und Befestigung der Polzahnblechpakete aufweisen.In An advantageous embodiment of the invention are the Polzahnblechpakete arranged with their end faces between two Statorendscheiben and thereby connected to a laminated stator core, wherein the Statorendscheiben Receiving means for positioning and fixing the Polzahnblechpakete exhibit.
Durch die feste Anbringung der Polzahnblechpakete zwischen den Statorendscheiben sind die Polzahnblechpakete für die Bewickelung positioniert und stellen eine feste Einheit dar.By the fixed attachment of Polzahnblechpakete between the Statorendscheiben are the Polzahnblechpakete for the Bewlungung positioned and represent a solid unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufnahmemittel zur Positionierung und Befestigung der Polzahnblechpakete durch abgewinkelte Vorsprünge der Statorendscheiben gebildet, die jeweils über die den Nutgrund bildenden Flächen zweier benachbarter Polzahnblechpakete greifen.In An advantageous embodiment of the invention are the receiving means for positioning and fixing the Polzahnblechpakete by angled projections the Statorendscheiben formed, each forming over the groove bottom surfaces grab two adjacent Polzahnblechpakete.
Durch diese einfache Maßnahme sind die Polzahnblechpakete in ihrer Position fixiert.By this simple measure the Polzahnblechpakete are fixed in position.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Statorendscheiben durch Umspritzen der Polzahnblechpakete – ausgenommen der dem Rotor zugewandten und der dem Rotor abgewandten Fläche – mit einem spritzbaren Kunststoff hergestellt.In An advantageous development of the invention are the Statorendscheiben by overmolding the Polzahnblechpakete - except the rotor facing and facing away from the rotor surface - with a sprayable plastic produced.
Zum Umspritzen der Polzahnblechpakete werden diese entsprechend der gewünschten Form des Stators im Spritzwerkzeug entsprechend angeordnet, so dass ein bewickelbarer Stator erhalten wird. Die Verbindung der Polzahnblechpakete durch Umspritzen mehrerer Polzahnblechpakete ist kostengünstig und erlaubt die Herstellung hoher Stückzahlen. Ein zum Umspritzen geeigneter Werkstoff ist ein spritzbarer Kunststoff, beispielsweise PA.To the Overmolding the Polzahnblechpakete these are according to the desired Form of the stator arranged in the injection mold accordingly, so that a windable stator is obtained. The connection of the Polzahnblechpakete by molding several Polzahnblechpakete is inexpensive and allows the production of large quantities. A suitable for encapsulation material is a sprayable plastic, for example PA.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine Statorendscheibe Kontaktelemente zur Kontaktierung der Wicklungen auf.In a further advantageous embodiment of the invention has at least a Statorendscheibe contact elements for contacting the windings on.
Durch die Anbringung solcher Kontaktelemente ist die Kontaktierung der Statorwicklungen von der Stirnseite des Stators her mit geringem Aufwand möglich.By the attachment of such contact elements is the contact of the Stator windings from the front of the stator with low Effort possible.
Vorteilhaft sind die Kontaktelemente in die Statorendscheibe eingepresst. Dieses Verfahren ist besonders kostengünstig und automatisiert durchführbar.Advantageous the contact elements are pressed into the Statorendscheibe. This Process is particularly cost-effective and automated feasible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontaktelemente derart ausgebildet, dass der Kontakt der Wicklungen zu der Leistungselektronik des Motors durch Stecken, Schneid-Klemmtechnik, Schweißen oder Löten hergestellt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention are the Contact elements designed such that the contact of the windings to the power electronics of the motor by plugging, insulation displacement technology, welding or soldering can be produced.
Die Kontaktierung der Statorwicklungen wird durch diese Maßnahme erheblich vereinfacht und dadurch automatisierbar. Hierfür kann vorteilhaft eine Stanzplatine verwendet werden.The Contacting of the stator windings becomes significant as a result of this measure simplified and thus automatable. For this purpose, advantageously a punched board be used.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Rotor abgewandte Fläche des Statorblechpakets durch eine aus ringförmigen Einzelblechen paketierte Hülse vollständig abgeschlossen, wobei die Innenkontur der ringförmigen Einzelbleche eine den Polzähnen entsprechende Kontur zur formschlüssigen Aufnahme der Polzähne aufweist.In another advantageous embodiment of the invention is the the rotor facing away from the surface Statorblechpakets packetized by a ring of individual sheets Sleeve completely closed, wherein the inner contour of the annular individual sheets a pole teeth having corresponding contour for positive reception of the pole teeth.
Hierdurch wird der magnetische Rückschluss zwischen den Polzahnblechpaketen sichergestellt. Nach der Bewickelung des Stators wird hierzu bei Innenläufermotoren die aus den ringförmigen Einzelblechen paketierte Hülse über das bewickelte Statorpaket geschoben.This will cause the magnetic return ensured between the Polzahnblechpaketen. After the winding of the stator, in the case of internal rotor motors, the sleeve packeted from the annular individual sheets is pushed over the wound stator stack.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Blockieren des Motors durch abgesplitterte Teile der Permanentmagnete wirksam verhindert wird. Weiterhin ermöglicht die Erfindung die Herstellung der Bleche für das Statorblechpaket mit wesentlich geringerem Abfallanteil. Der Motor ist insgesamt kostengünstiger herstellbar.The particular advantages of the invention are that blocking the engine by splintered parts of the permanent magnets effectively prevented. Furthermore, the invention enables the production the sheets for the laminated stator core with much less waste. Of the Engine is overall cheaper produced.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Darin zeigen:following is an embodiment of Invention with reference to figures closer explained. In this demonstrate:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.
Der
erfindungsgemäße permanenterregte Motor
M umfasst einen Rotor
In
Der
Rotor
Dadurch
wird verhindert, dass von den Permanentmagneten
Die
Stege
In
Der
Stator
Jedes
Polzahnblechpaket
Die
Polzahnblechpakete
Eine
der beiden Statorendscheiben
Die
Kontaktelemente
Die
dem Rotor
Die
- 11
- Rotorrotor
- 1111
- RotorblechpaketLaminated core
- 1212
- Ausstanzungpunching
- 1313
- Polzahnpole tooth
- 1414
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 1515
- Stegweb
- 1616
- mittlerer Bereichmiddle Area
- 22
- Statorstator
- 2121
- PolzahnblechpaketPolzahnblechpaket
- 2222
- Nutgroove
- 2323
- Statorendscheibestator end
- 2424
- Kontaktelementcontact element
- 2525
- Hülseshell
- 2626
- Aufnahmemittelreceiving means
- MM
- Motorengine
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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Owner name: BROSE FAHRZEUGTEILE GMBH & CO. KOMMANDITGESELL, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140501 |