DE102017121602A1

DE102017121602A1 - Elektromotor und Anker davon

Info

Publication number: DE102017121602A1
Application number: DE102017121602.2A
Authority: DE
Inventors: Yue Li; Mao Xiong Jiang; You Qing XIANG; Chi Wai LAI; Ying Song Ye; Hai Jun HUA; Ya Ming Zhang
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2016-09-18
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN107846116A; JP2018068101A; US20180083517A1

Abstract

Durch vorliegende Erfindung wird ein Elektromotor (100) angegeben, der einen Ständer (60) und einen Läufer (30) hat, der sich relativ zu dem Ständer (60) drehen kann. Der Ständer (60) hat einen Ständerkern (62) und eine Wicklung. Der Ständerkern (62) hat ein Joch (64) und eine Mehrzahl von Zähnen (66), die sich von dem Joch (64) erstrecken. Die Wicklung (68) ist um die Zähne (66) herumgeführt. Der Ständer (60) hat ferner Abschirmelemente (74), die an mindestens einem Ende des Ständerkerns (62) montiert sind, und mindestens eines der einander gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung (68) ist von dem Abschirmelement (74) vollständig bedeckt. Bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor (100) ist die elektromagnetische Interferenz (EMI) geringer und die elektromagnetische Kompatibilität (EMC) besser.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrik und insbesondere einen Elektromotor und einen Anker davon.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Ständer eines bürstenlosen Motors hat üblicherweise einen Ständerkern und eine um den Ständerkern herumgeführte Wicklung. Während des Betriebs des Motors erzeugt die Wicklung aufgrund der Änderung der Richtung und des Werts des durch die Wicklung fließenden Stroms eine elektromagnetische Interferenz (EMI) beachtlicher Größe. Das Ergebnis hiervon ist, dass die elektromagnetische Kompatibilität (EMC) des Motors nicht ausreichend gut ist.
ÜBERSICHT
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, der einen Ständer und einen relativ zu dem Ständer drehbaren Läufer hat. Der Ständer hat einen Ständerkern und eine Wicklung.
Der Ständerkern hat ein Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Joch erstrecken. Die Wicklung ist um die Zähne herumgeführt. Der Ständer hat ferner ein Abschirmelement, das an mindestens einem axialen Ende des Ständerkerns montiert ist, und mindestens eines von einander axial gegenüberliegenden Enden der Wicklung wird von dem Abschirmelement vollständig bedeckt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anker angegeben, der einen Kern und eine Wicklung hat. Der Kern hat ein Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Joch erstrecken. Die Wicklung ist um die Zähne herumgeführt. Die Wicklung hat Enden, die sich axial über die Zähne hinaus erstrecken. Der Anker hat ferner ein Abschirmelement, das an mindestens einem axialen Ende des Ständerkerns montiert ist, wobei mindestens eines der Enden der Wicklung von dem Abschirmelement vollständig bedeckt wird.
Bei dem Elektromotor gemäß vorliegender Erfindung ist die EMI geringer und die EMC besser.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Motors von 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ständers des Motors von 2;
4 ist eine Endansicht des Ständers von 3;
5 ist eine Seitenansicht des Ständers von 3;
6 ist eine Schnittansicht des Ständers von 5 entlang der Linie A-A.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail erläutert, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, anhand derer die nachstehenden Ausführungsformen beschrieben werden, sind struktur- oder funktionsgleiche Elemente in sämtlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es sollte beachtet werden, dass die Figuren lediglich Darstellungszwecken dienen, ohne die Erfindung einzuschränken. Auch sind die Figuren nicht maßstabsgetreu und zeigen nicht jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen. Ferner wird die Erfindung durch die Figuren nicht eingeschränkt. Sofern nicht anders angegeben, haben sämtliche technischen und wissenschaftlichen Begriffe ihre übliche, dem Fachmann bekannte Bedeutung.
Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen. Ein Elektromotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Montagehalterung 10, einen Ständer 60, der an der Montagehalterung 10 befestigt ist, und einen Läufer 30, der an der Montagehalterung 10 oder an dem Ständer 60 befestigt ist. In der Montagehalterung 12 kann eine Leiterplatte mit darauf montierten Motortreiberschaltungen und Anschlüssen 12 für die Verbindung der Leiterplatte mit einer externen Stromquelle installiert sein. Die Montagehalterung 10 hat ferner eine Mehrzahl von Verbindungsarmen 14, wobei in jedem dieser Verbindungsarme eine Montageöffnung definiert ist. Die Verbindungsarme 14 dienen zum Verbinden der Montagehalterung 10 mit einer Arbeitsstation.
Es versteht sich, dass der Ständer 60 und die Montagehalterung 10 aneinander befestigt sind und deshalb als einteilige Struktur betrachtet werden können.
In der Ausführungsform ist der Motor 100 ein bürstenloser Außenläufermotor. Der Läufer 30 und der Ständer 60 sind jeweils ein Erreger und ein Anker des Motors 100. Der Läufer 30 hat ein zylindrisches Gehäuse 32, einen oder mehrere Permanentmagnete 36, die an der Innenfläche des Gehäuses 32 befestigt sind, und eine Welle 41, die an dem Gehäuse 32 befestigt ist. Das Gehäuse 32 hat einen U-förmigen Querschnitt und hat ein mit Boden versehenes Ende 33, das mit der Welle 41 befestigt ist, und eine Öffnung für den Eintritt des Ständers 60 in das Gehäuse 32. Vorzugsweise sind in dem mit Boden versehenen Ende 33 des Gehäuses 23 Durchgangsöffnungen 34 gebildet, die einen Luftstrom durch das Gehäuse 32 passieren lassen, um den Motor zu kühlen. Das Gehäuse 32 besteht aus einem magnetisch leitenden Material.
Es wird auf die 3 bis 6 Bezug genommen. Der Ständer 60 hat einen Ständerkern 62 (siehe 3) und eine Wicklung 68 (siehe 5). Der Ständerkern 62 hat ein Joch 64 und eine Mehrzahl von Zähnen 66 (siehe 6), die sich von dem Joch 64 nach außen erstrecken. Jeder Zahn 66 hat eine Krone, die an einem von dem Joch 64 entfernten Ende gebildet ist. Die Wicklung 68 ist um die Zähne 66 herumgeführt. Die Wirkseiten der Wicklung 68 werden jeweils in Räumen aufgenommen, die zwischen dem Joch 64 und den benachbarten Zähnen 66 gebildet sind.
Der Ständer 60 hat ferner ein Paar von Abschirmelementen 74, die jeweils an einander gegenüberliegenden axialen Enden des Ständerkerns 62 montiert sind. Das Abschirmelement 74 besteht aus einem nichtferromagnetischen Material mit niedrigem Widerstand, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Vorzugsweise besteht das Abschirmelement 74 aus einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie. Die Abschirmelemente 74 bilden zwischen sich einen Abschirmraum, und die Wicklungen 68 befinden sich in dem Abschirmraum. Das heißt, die exponierten Enden der Wicklungen 68, die sich axial über die Zähne 66 hinaus erstrecken, werden von den Abschirmelemente 74 bedeckt, wodurch EMI von den Wicklungen 68 verringert werden. Die Abschirmelemente 74 sind bevorzugt geerdet, um die Abschirmwirkung zu verbessern. Abhängig von den konstruktiven Anforderungen kann gegebenenfalls nur ein Abschirmelement 74 verwendet werden.
In der Ausführungsform umfasst der Ständer 60 ferner ein Stützelement 72, das hohlrohrförmig ist Das Stützelement 73 ist über Lager 73 um die Welle 41 herum befestigt, so dass sich die Welle 41 relativ zu dem Stützelement 72 drehen kann. Das Joch 64 des Ständerkerns 62 ist ringförmig und ist an der Außenfläche des Stützelements 72 befestigt. Die Abschirmelemente 74 definieren jeweils eine Durchgangsöffnung zum Freilegen des Stützelements 72. Insbesondere sind die beiden Abschirmelemente 74 miteinander verbunden und nehmen den Ständerkern 62 über eine Mehrzahl von Befestigungselementen 76, z.B. Gewindestäbe, eng zwischen sich auf. Die Befestigungselemente 76 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material und verbinden die beiden Abschirmelemente 74 daher elektrisch miteinander. Der Ständer 60 weist ferner Zwischenlegscheiben 75 auf, die ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und die zwischen den Befestigungselementen 76 und den Abschirmelementen 74 montiert sind. Die Zwischenlegscheiben 75 sind zwischen die Befestigungselemente 76 geschaltet und werden fest an die Abschirmelemente 74 gedrückt, um die elektrische Verbindung sicherzustellen. Auf diese Weise sind die Abschirmelemente 74 über die mehrzähligen Befestigungselemente 76 und die Zwischenlegscheiben 75 elektrisch zuverlässig miteinander verbunden. Aus diesem Grund sind alle Abschirmelemente 74 geerdet, wenn eines der Abschirmelemente 74 geerdet ist. Wenn beispielsweise ein Draht verwendet wird, um eines der Abschirmelemente 74 und einen Erdungsanschluss zu verbinden, werden die beiden Abschirmelemente 74 geerdet. In einer Ausführungsform trägt die in der Montagehalterung 30 montierte Leiterplatte den Erdungsanschluss.
In einer alternativen Ausführungsform besteht das Stützelement 72 aus einem elektrisch leitenden Material. Die beiden Abschirmelemente 74 sind jeweils an einander gegenüberliegenden Enden des Stützelements 72 montiert und auf diese Weise mit dem Stützelement 72 elektrisch verbunden. In dieser alternativen Ausführungsform verbindet das Stützelement 72 die beiden Abschirmelemente 74 elektrisch, um dadurch die Erdung der beiden Abschirmelemente 74 zu erleichtern.
In einer Ausführungsform sind das Stützelement 72 und der Ständerkern 62 separat ausgebildet, wobei das Stützelement 72 und der Ständerkern 62 selbstverständlich auch einstückig ausgebildet sein können.
Es wird auf 2 Bezug genommen. In der Montagehalterung 10 ist eine Zwischenlegscheibe 16 montiert. Befestigungselemente 76 erstrecken sich durch die Zwischenlegescheibe 16 und sind mit der Montagehalterung 10 verbunden, um dadurch den Ständer 60 an der Montagehalterung 10 festzulegen und die Abschirmelemente 74 und die Zwischenlegscheibe 16, die geerdet sind, elektrisch zu verbinden.
Bei vorliegender Erfindung bedecken die Abschirmelemente 74 die meisten Bereiche der Öffnung des Gehäuses 32. Dadurch bilden die Abschirmelemente 74 und das Gehäuse 32 zusammenwirkend eine gut abschirmende Abdeckung, durch welche die elektromagnetische Interferenz (EMI) der Wicklungen 68 verringert wird und die elektromagnetische Kompatibilität (EMC) des Motors verbessert wird. Vorzugsweise hat die Montagehalterung 10 eine Kammer 19 mit einem offenen Ende, wobei das offene Ende des Gehäuses 32 in der Kammer 19 aufgenommen wird und die Orientierung des offenen Endes der Kammer 19 zu jener des Gehäuses 32 umgekehrt ist. Dadurch wird die EMI von der Wicklung 68 weiter verringert und die EMC des Motors weiter verbessert.
Die technischen Lösungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend verständlich und umfassend beschrieben. Dabei sind die beschriebenen Ausführungsformen lediglich ein Teil der möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird darüber hinaus erkennen, dass verschiedene Kombinationen von technischen Merkmalen möglich sind, um den praktischen Anforderungen gerecht zu werden. Sofern der Fachmann auf der Grundlage dieser Ausführungsformen ohne erfinderisches Zutun zu weiteren Ausführungsformen gelangt, fallen diese sämtlich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Claims

Elektromotor (100), umfassend: einen Ständer (60) mit einem Ständerkern (62) und einer Wicklung (68), wobei der Ständerkern (62) ein Joch (64) hat und eine Mehrzahl von Zähnen (66), die sich von dem Joch (64) erstrecken, und wobei die Wicklung (68) um die Zähne (66) herumgeführt ist; und einen Läufer (30), der sich relativ zu dem Ständer (60) drehen kann; wobei der Ständer (60) ferner ein erstes Abschirmelement (74) aufweist, das an einem von einander gegenüberliegenden axialen Enden des Ständerkerns (62) montiert ist, wobei eines von einander gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung (68) von dem ersten Abschirmelement (74) vollständig bedeckt wird und wobei das erste Abschirmelement (74) geerdet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Ständer (60) ferner ein zweites Abschirmelement (74) aufweist, wobei das erste und das zweite Abschirmelement (74) jeweils an den beiden einander gegenüberliegenden axialen Enden des Ständerkerns (62) montiert sind und wobei das zweite Abschirmelement (74) geerdet ist.
Elektromotor nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite Abschirmelement (74) miteinander verbunden sind und zusammenwirkend den Ständerkern über eine Mehrzahl von Befestigungselementen (76), die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, (62) zwischen sich aufnehmen.
Elektromotor nach Anspruch 3, wobei der Ständer (60) ferner Zwischenlegscheiben (75) aufweist, die zwischen den Befestigungselementen (76) und den Abschirmelementen (74) montiert sind, wobei die Zwischenlegscheiben (75) aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, zwischen die Befestigungselemente (76) geschaltet sind und fest an die Abschirmelemente (74) gedrückt werden, um die elektrische Verbindung sicherzustellen.
Elektromotor nach Anspruch 2, der ein Außenläufermotor ist, wobei der Ständer (60) ferner ein Stützelement (72) umfasst, wobei das Joch (64) rund um das Stützelement (72) montiert ist, wobei die Abschirmelemente (74) jeweils Durchgangsöffnungen zum Freilegen des Stützelements (72) definieren; wobei der Läufer (30) ein Gehäuse (32) hat, ein oder mehrere Permanentmagnete (36) an einer Innenfläche des Gehäuses (32) montiert sind und eine Welle (41) an dem Gehäuse (32) befestigt ist und sich durch dieses hindurch erstreckt und wobei der Ständer (60) in dem Gehäuse (32) aufgenommen wird und das Stützelement (72) die Welle (41) drehbar umschließt.
Elektromotor nach Anspruch 5, wobei das Stützelement (72) aus elektrisch leitendem Material besteht und das erste und das zweite Abschirmelement (74) sich mit dem Stützelement (72) in Eingriff befinden, um über das Stützelement (72) die elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschirmelement (74) zu ermöglichen.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Abschirmelement (74) aus einem nichtferromagnetischen Material mit niedrigem Widerstand besteht.
Elektromotor nach Anspruch 7, wobei das Abschirmelement (74) aus Kupfer oder Aluminium besteht.
Anker (60), umfassend: einen Kern (62) mit einem Joch (64) und einer Mehrzahl von Zähnen (66), die sich von dem Joch (64) erstrecken; eine Wicklung (68), die um die Zähne (66) herumgeführt ist, wobei die Wicklung (68) Enden aufweist, die sich axial über die Zähne (66) hinaus erstrecken; und ein Abschirmelement (74), das an mindestens einem axialen Ende des Ständerkerns (62) befestigt ist, wobei mindestens eines der Enden der Wicklung (68) vollständig von dem Abschirmelement (74) bedeckt wird.
Anker nach Anspruch 9, wobei das Abschirmelement (74) geerdet ist.
Anker nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend ein weiteres Abschirmelement (74), wobei das Abschirmelement (74) und das weitere Abschirmelement (74) jeweils an zwei axialen Enden des Ständerkerns (62) montiert sind, um die einander gegenüberliegenden axialen Enden der Wicklung (68) vollständig zu bedecken, und wobei die beiden Abschirmelemente (74) über Befestigungselemente (76) miteinander verbunden sind.