DE102007032223A1 - Electric motor, in particular actuating or drive motor in motor vehicles - Google Patents

Electric motor, in particular actuating or drive motor in motor vehicles Download PDF

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Abstract

Ein Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, von denen mindestens ein Bauteil eine Mehrzahl radial verlaufender Trägerzähne mit jeweils einer gewickelten Spule aufweist. In die Wandung mindestens eines Trägerzahns ist eine Nut zur Aufnahme des Spulendrahtes eingebracht.An electric motor has a stator and a rotor, of which at least one component has a plurality of radially extending carrier teeth, each having a wound coil. In the wall of at least one carrier tooth, a groove for receiving the coil wire is introduced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere einen Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to an electric motor, in particular a Actuator or drive motor in motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2004 008 936 A1 wird der Aufbau eines Elektromotors beschrieben, der als permanentmagneterregter Gleichstrommotor ausgebildet ist und beispielsweise für ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Der Elektromotor weist einen Stator und einen als Innenläufer ausgeführten Rotor auf. An der Innenwand des Gehäuses sind über den Umfang versetzt angeordnete Permanentmagnete angeordnet. Der Rotor besteht aus einer drehbar gelagerten Ankerwelle und einem auf der Welle drehfest gehaltenen Anker, dessen Ankerkörper sechs über den Umfang verteilt angeordnete und radial sich erstreckende Ankerzähne aufweist, welche über einen Rückschlussring miteinander verbunden sind. Auf jedem Ankerzahn ist eine Ankerwicklung angeordnet.In the DE 10 2004 008 936 A1 the construction of an electric motor is described, which is designed as a permanent-magnet-excited DC motor and can be used for example for an anti-lock brake system in a motor vehicle. The electric motor has a stator and a rotor designed as an internal rotor. On the inner wall of the housing offset around the circumference arranged permanent magnets are arranged. The rotor consists of a rotatably mounted armature shaft and an armature rotatably held on the shaft whose armature body has six distributed over the circumference and radially extending armature teeth, which are interconnected via a return ring. An armature winding is arranged on each armature tooth.

Grundsätzlich ist bei derartigen Ankerkörpern darauf zu achten, dass ein ausreichend großer Wickelraum zum Aufwickeln des Spulendrahtes um den Trägerzahn zur Verfügung steht. Dieser Wickelraum ist üblicherweise aufgrund der größeren Anzahl von über den Umfang verteilten Trägerzähnen begrenzt.in principle Care must be taken in such anchor bodies that a sufficiently large winding space for winding the coil wire around the carrier tooth is available. This Changing room is usually due to the larger Number of support teeth distributed over the circumference limited.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen klein bauenden Elektromotor mit hoher Leistung und langer Lebensdauer zu schaffen.Of the Invention is based on the object with simple constructive Measures a small-sized electric motor with high performance and to create a long service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the features of claim 1 solved. The subclaims give appropriate training.

Der erfindungsgemäße Elektromotor, welcher insbesondere als Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen verwendet wird, beispielsweise für elektrische Lenkungen, Getriebesteller, Pumpen oder Gebläse, gegebenenfalls aber auch als elektrischer Antriebsmotor in Hybridfahrzeugen oder als Stellmotor für Scheibenwischer oder Fensterheber, weist einen Stator und einen Rotor auf, von denen mindestens ein Bauteil eine Mehrzahl radial verlaufender Trägerzähne besitzt, auf die jeweils eine Spule aufgewickelt ist. In die Wandung mindestens eines Trägerzahns ist mindestens eine Nut eingebracht, die zur Aufnahme des Spulendrahts vorgesehen ist. In diese Nut kann der Spulendraht eingelegt werden, wodurch eine definierte Drahtwicklung um den Trägerzahn erreicht werden kann, die sonst bei dem zur Verfügung stehenden Wickelraum nicht möglich wäre. Eine definierte Drahtwicklung führt zu einer besseren Ausnutzung des für die Wicklung zur Verfügung stehenden Raumes zwischen benachbarten Trägerzähnen und damit zu höheren Füllfaktoren oder geringerem Materialeinsatz. Darüber hinaus steigt die Symmetrie der Spulen bzw. deren Drahtlängen.Of the Electric motor according to the invention, which in particular is used as a control or drive motor in motor vehicles, For example, for electric steering, gearbox, Pumps or blowers, but possibly also as electrical Drive motor in hybrid vehicles or as a servomotor for Windscreen wiper or window regulator, has a stator and a Rotor, of which at least one component a plurality of radial extending carrier teeth, on each a spool is wound up. In the wall of at least one carrier tooth At least one groove is inserted, which is for receiving the coil wire is provided. In this groove, the coil wire can be inserted, whereby achieved a defined wire winding around the carrier tooth that can be otherwise available at the time Changing room would not be possible. A defined Wire winding leads to a better utilization of the the winding of available space between adjacent carrier teeth and thus to higher fill factors or lower Use of materials. In addition, the symmetry of the Coils or their wire lengths.

Es können verschiedenartige Nuten in die Trägerzähne eingebracht sein. Möglich sind zum einen gewindeförmige Wicklungsnuten, die sich nach Art eines Gewindes spiralförmig um die Mantelfläche des Trägerzahnes winden und in die der Spulendraht zur Herstellung der Wicklung eingelegt wird. Diese Wicklungsnuten erstrecken sich entweder über den gesamten Umfang, oder aber, gemäß einer alternativen Ausführung auch nur über einen Teil des Umfanges des Trägerzahnes, was grundsätzlich ausreichend ist, um eine geordnete Führung der Drahtwicklung sicherzustellen. Die Wicklungsnuten erstrecken sich in Radialrichtung gesehen entweder über die gesamte Länge oder auch nur über eine Teillänge des Trägerzahnes.It can have different grooves in the support teeth be introduced. Possible are on the one hand thread-shaped Winding grooves spiraling in the manner of a thread wind around the lateral surface of the support tooth and in which the coil wire for making the winding is inserted. These winding grooves extend either over the entire Scope, or else, according to an alternative embodiment even over only a part of the circumference of the support tooth, which is basically sufficient for an orderly leadership to ensure the wire wrapping. The winding grooves extend seen in the radial direction either over the entire length or only over a partial length of the support tooth.

Zusätzlich oder alternativ zu den Wicklungsnuten können auch in Radialrichtung verlaufende Radialnuten in den Trägerzahn eingebracht sein, die insbesondere zur Aufnahme des Anfanges oder Endes des Spulendrahtes vorgesehen sind. In der Ausführung, in der sowohl Radialnuten als auch Wicklungsnuten vorgesehen sind, durchschneiden zweckmäßigerweise die Radialnuten die Wicklungsnuten. Außerdem kann eine endseitige Verbindungsnut zur Verbindung zwischen der Radialnut und einer Wicklungsnut vorgesehen sein, wobei die Verbindungsnut gekrümmt ausgebildet ist, um den Übergang zwischen der Radialrichtung und der Umfangsrichtung herzustellen. In jedem Fall wird der Draht vorteilhafterweise zunächst über die Radialnut gezogen und erst anschließend in Umfangsrichtung um den Trägerzahn gewickelt, wodurch der Drahtabschnitt in der Radialnut festgeklemmt wird.additionally or alternatively to the winding grooves can also in the radial direction running radial grooves be introduced into the support tooth, in particular for receiving the beginning or end of the coil wire are provided. In the version in which both radial grooves as well as winding grooves are provided, cut through expediently the radial grooves the winding grooves. In addition, one can end connection groove for connection between the radial groove and a winding groove, the connecting groove being curved is formed to the transition between the radial direction and the circumferential direction. In any case, the wire becomes advantageously initially via the radial groove pulled and only then in the circumferential direction around the carrier tooth wound, whereby the wire section clamped in the radial groove becomes.

Die Wicklung erfolgt insbesondere in der Weise, dass der Spulendraht zunächst über die Radialnut von außen nach innen geführt und die Wicklung anschließend über die Wicklungsnuten spiralförmig radial von innen nach außen gelegt wird. Sobald das radiale Außenende des Trägerzahnes von der Spule erreicht ist, folgt ein Sprung von der ersten Wicklungslage auf die zweite Wicklungslage benachbart zum Außendurchmesser des Bauteiles. Da beim Sprung zwischen zwei Wicklungslagen Drahtkreuzungen entstehen, wofür ein entsprechender Wicklungsraum benötigt wird, wird dies mit Vorteil im Bereich des Außendurchmessers des Trägerzahnes durchgeführt.The Winding takes place in particular in such a way that the coil wire first over the radial groove from the outside guided inwards and then the winding over the winding grooves spiral radially from the inside to the outside is placed. Once the radial outer end of the carrier tooth from the coil, a jump follows from the first winding layer to the second winding layer adjacent to the outer diameter of the component. Because when jumping between two winding layers wire crossings arise, for which a corresponding winding space needed is, this is beneficial in the range of the outer diameter performed the carrier tooth.

Das die Trägerzähne enthaltende Bauteil besteht bevorzugt aus einem Grundkörper und einem den Grundkörper einfassenden Hüllkörper, in welchen die Nuten eingebracht sind. Der Grundkörper ist insbesondere aus Blech gefertigt, wohingegen der Hüllkörper aus elektrisch isolierendem Material besteht, vorteilhaft aus Kunststoff und insbesondere im Kunststoff-Spritzgussverfahren herzustellen ist. Des Weiteren ist es möglich, zwei Hüllkörperteile vorzusehen, die jeweils von axial gegenüberliegenden Seiten auf den Grundkörper aufzusetzen sind und sich gemeinsam zu einem zumindest annähernd umschließenden Hüllkörper mit eingeschlossenem Innenraum zur Aufnahme des Grundkörpers ergänzen. Der Hüllkörper hat die Funktion einer Isoliermaske ist Teil eines leistungsfähigen Motors, der für hochdynamische, gut regelbare Anwendungen eingesetzt wird und eine hohe Lebensdauer auch unter kritischen Umgebungsbedingungen besitzt.The the support teeth containing component is preferred from a basic body and a basic body enclosing enveloping body in which the grooves are introduced. The main body is made in particular Made of sheet metal, whereas the envelope body made electrically insulating material, advantageously made of plastic and in particular in the plastic injection molding process is. Furthermore, it is possible to have two shell parts provide, each from axially opposite sides to set up the main body and to work together an enveloping body at least approximately enclosing with enclosed interior for receiving the body complete. The enveloping body has the function an insulating mask is part of a powerful engine, which is used for highly dynamic, easily controllable applications and a long life even under critical environmental conditions has.

Der Elektromotor ist vorteilhafterweise als EC-Innenläufer-Motor, also als elektronisch kommutierter, bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Bei dem die Nuten aufweisenden Bauteil handelt es sich insbesondere um den Stator des Elektromotors, in dessen Innenraum der Rotor umläuft. Grundsätzlich ist aber auch eine Anwendung der Erfindung auf den Rotor eines Elektromotors möglich, der mit Trägerzähnen ausgebildet ist, in die mindestens eine Nut zur Aufnahme des Spulendrahts eingebracht ist.Of the Electric motor is advantageously as EC internal rotor motor, so as an electronically commutated, brushless DC motor educated. In the groove having the component is in particular to the stator of the electric motor, in the interior the rotor rotates. Basically, too an application of the invention to the rotor of an electric motor possible which is formed with carrier teeth, in the at least a groove for receiving the coil wire is introduced.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die einen Ausschnitt eines Elektromotors zeigt, der als EC-Innenläufer-Motor ausgeführt ist, wobei der Stator des Elektromotors radial verlaufende Trägerzähne zur Aufnahme von gewickelten Spulen aufweist und in die Wandung der Trägerzähne Radialnuten und spiralförmige Wicklungsnuten eingebracht sind.Further Advantages and expedient designs are the other claims, the description of the figures and to take the drawing, a section of an electric motor shows that executed as EC-internal rotor motor is, wherein the stator of the electric motor radially extending carrier teeth for receiving wound coils and in the wall the bearer teeth radial grooves and spiral Winding grooves are introduced.

Bei dem in der Figur dargestellten Elektromotor handelt es sich um einen elektronisch kommutierten Innenläufer-Motor, der einen ringförmigen Stator 2 in einem Gehäuse und einen innen liegenden Rotor 3 umfasst. Der Stator 2 besteht aus einem außen liegenden Tragring 5, von dem aus sich radial nach innen über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Trägerzähnen 6 bis zum frei bleibenden Innenraum erstrecken, der zur Aufnahme des Rotors 3 vorgesehen ist. Jeder Trägerzahn 6 ist Träger einer Spule, die zur Erzeugung eines Magnetfeldes bestromt wird. Die Trägerzähne 6 sind einteilig mit dem Tragring 5 ausgebildet.In the electric motor shown in the figure is an electronically commutated internal rotor motor, the annular stator 2 in a housing and an internal rotor 3 includes. The stator 2 consists of an external support ring 5 , from which a plurality of carrier teeth are distributed radially inwards over the circumference 6 extend to the remaining free space, which is for receiving the rotor 3 is provided. Every bear tooth 6 is carrier of a coil which is energized to generate a magnetic field. The bearer teeth 6 are integral with the support ring 5 educated.

Der Stator 2 besteht aus einem Grundkörper und mindestens einem den Grundkörper einfassenden Hüllkörper 4, wobei der Grundkörper vorzugsweise aus Blech gefertigt ist und der Hüllkörper vorzugsweise als elektrisch isolierendes Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist, welches auf den Grundkörper aufgesetzt wird. Im Bereich der Trägerzähne 6 weist der Hüllkörper Nuten 7, 8 und 9 auf, in die der Spulendraht gezogen und gewickelt wird. Vorgesehen ist eine Radialnut 7, die sich im Wesentlichen über die Länge des Trägerzahnes 6 erstreckt und außerdem mit einem Nutabschnitt 7a fluchtet, der in Verlängerung der am Trägerzahn 6 eingebrachten Radialnut 7 sich ebenfalls radial über die Breite des Tragringes 5 erstreckt. Auf der radial innen liegenden Seite des Trägerzahns 6 geht die Radialnut 7 in eine gekrümmte Verbindungsnut 9 über, die die Radialnut 7 mit einer Wicklungsnut 8 verbindet, die sich spiralförmig über den Umfang jedes Trägerzahnes 6 windet. Die Wicklungsnut bzw. Wicklungsnuten 8 können die gesamte Mantelfläche des Trägerzahnes 7 einnehmen; ggf. ist es aber ausreichend, wenn sich die Wicklungsnut in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung des Trägerzahns 6 nur über einen Teilabschnitt erstreckt. Die Radialnut 7 kann die Wicklungsnuten 8 durchschneiden.The stator 2 consists of a base body and at least one enclosing the body enveloping body 4 , The base body is preferably made of sheet metal and the enveloping body is preferably formed as an electrically insulating plastic injection molded part, which is placed on the base body. In the area of the support teeth 6 the enveloping body has grooves 7 . 8th and 9 into which the coil wire is pulled and wound. Provided is a radial groove 7 which extends substantially the length of the support tooth 6 extends and also with a groove portion 7a Aligns in the extension of the carrier tooth 6 introduced radial groove 7 also radially across the width of the support ring 5 extends. On the radially inner side of the carrier tooth 6 go the radial groove 7 in a curved connection groove 9 over that the radial groove 7 with a winding groove 8th connects, which spiral around the circumference of each tooth 6 winds. The winding groove or winding grooves 8th can the entire lateral surface of the carrier tooth 7 taking; if necessary, however, it is sufficient if the winding groove in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction of the carrier tooth 6 extends only over a section. The radial groove 7 can the winding grooves 8th cut.

Die Spule wird in der Weise hergestellt, dass zunächst ein Spulendraht ausgehend von dem Nutabschnitt 7a in die Radialnut 7 eingezogen wird, an der radialen Innenseite des Trägerzahns 6 über die gekrümmte Verbindungsnut 9 in die erste, der radialen Innenseite benachbarten Wicklungsnut 8 geführt wird. Im weiteren Verlauf wird der Spiralform der Wicklungsnuten 8 folgend der Spulendraht radial von innen nach außen geführt; hierbei wird der Drahtabschnitt, welcher in die Radialnut 7 eingelegt ist, von dem Spulendraht in den Wicklungsnuten 8 übergriffen und festgeklemmt.The coil is manufactured in such a way that first a coil wire starting from the groove portion 7a in the radial groove 7 is retracted, on the radial inside of the carrier tooth 6 over the curved connection groove 9 in the first, the radial inner adjacent Wicklungsnut 8th to be led. In the further course of the spiral shape of the winding grooves 8th following the coil wire guided radially from the inside to the outside; Here, the wire section, which in the radial groove 7 is inserted from the coil wire in the winding grooves 8th overstretched and clamped.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (13)

Elektromotor (1), insbesondere Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen, mit einem Stator (2) und einem Rotor (3), von denen mindestens ein Bauteil eine Mehrzahl radial verlaufender Trägerzähne (6) mit jeweils einer gewickelten Spule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung mindestens eines Trägerzahns (6) mindestens eine Nut zur Aufnahme des Spulendrahts eingebracht ist.Electric motor ( 1 ), in particular actuator or drive motor in motor vehicles, with a stator ( 2 ) and a rotor ( 3 ), of which at least one component has a plurality of radially extending carrier teeth ( 6 ) each having a wound coil, characterized in that in the wall of at least one carrier tooth ( 6 ) is introduced at least one groove for receiving the coil wire. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung des Trägerzahns (6) gewindeförmige Wicklungsnuten (8) eingebracht sind.Electric motor according to claim 1, characterized in that in the wall of the carrier tooth ( 6 ) thread-shaped winding grooves ( 8th ) are introduced. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsnuten (8) sich nur über einen Teil des Umfangs des Trägerzahns (6) erstrecken.Electric motor according to claim 2, characterized in that the winding grooves ( 8th ) only over part of the circumference of the support tooth ( 6 ). Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung des Trägerzahns (6) eine in Radialrichtung verlaufende Radialnut (7) für den Spulendraht eingebracht ist.Electric motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the wall of the carrier tooth ( 6 ) a radially extending radial groove ( 7 ) is introduced for the coil wire. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnut (7) über eine gekrümmte Verbindungsnut (9) in eine Wicklungsnut (8) übergeht.Electric motor according to claim 2 or 3 and 4, characterized in that the radial groove ( 7 ) via a curved connecting groove ( 9 ) in a winding groove ( 8th ) passes over. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Verbindungsnut (9) auf der radial innen liegenden Seite der Radialnut (7) liegt.Electric motor according to claim 5, characterized in that the curved connecting groove ( 9 ) on the radially inner side of the radial groove ( 7 ) lies. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnut (7) mindestens eine Wicklungsnut (8) schneidet.Electric motor according to claim 2 or 3 and 4 to 6, characterized in that the radial groove ( 7 ) at least one winding groove ( 8th ) cuts. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Trägerzähne (6) enthaltende Bauteil aus einem Grundkörper und mindestens einem den Grundkörper einfassenden Hüllkörper besteht, wobei die Nuten in den Hüllkörper eingebracht sind.Electric motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier teeth ( 6 ) containing component consists of a base body and at least one body enclosing the enveloping body, wherein the grooves are introduced into the enveloping body. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper aus elektrisch isolierendem Material besteht.Electric motor according to claim 8, characterized in that that the enveloping body of electrically insulating Material exists. Elektromotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper als Kunststoffteil ausgebildet ist.Electric motor according to claim 8 or 9, characterized that the enveloping body is formed as a plastic part is. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Radialnut (7) eingezogene Abschnitt des Spulendrahts von den Wicklungen umgriffen ist.Electric motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the radial groove ( 7 ) retracted portion of the coil wire is encompassed by the windings. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als EC-Innenläufer-Motor ausgeführt ist.Electric motor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the electric motor as EC-internal rotor motor is executed. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nuten aufweisende Bauteil der Stator (2) ist.Electric motor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the component having the grooves of the stator ( 2 ).
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