DE10121907B4

DE10121907B4 - Mehrwellenmotor und Stellantrieb

Info

Publication number: DE10121907B4
Application number: DE10121907A
Authority: DE
Inventors: Lothar Ochs
Original assignee: SAIA BURGESS OZD KFT; SAIA-BURGESS OZD KFT
Current assignee: SAIA-BURGESS OZD KFT., OZD, HU
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: DE10121907A1

Abstract

Mehrwellenmotor (1) mit zumindest zwei mit alternierenden Polen (2) versehenen unabhängig voneinander betreibbaren Permanentmagnetrotoren (3), zumindest zwei Statorteilen (6) und zumindest zwei Statorspulen (13), wobei Drehachsen (4) zumindest zweier Permanentmagnetrotoren (3) und/oder Ebenen, zu denen diese Drehachsen (4) jeweils winklig angeordnet sind und in denen jeweils zumindest ein Statorteil (6) liegt, entsprechend winklig aufeinander stehen, wobei zumindest ein Statorteil (6) U-förmig, E-förmig oder Kamm-förmig ausgebildet ist, wobei bei U-förmigen Statorteilen (6) zwei Statorpolschenkel (7) vorhanden sind, die durch ein Statorjoch (9) miteinander verbunden sind und Enden der Statorpolschenkel (7) Hauptpole (15) des Mehrwellenmotors (1) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Statorspule (13) über zwei Statorteile (6) gewickelt ist, die rechtwinklig aufeinander stehen, dass zumindest ein Statorpolschenkel (7) von seinem Statorjoch (9) bis zu seinem Ende einen geradlinigen Verlauf aufweist und dass Zusatzpole (14) vorgesehen sind, die aus weichmagnetischen Blechen bestehen und so angeordnet und geformt sind, dass Teile des magnetischen...

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrwellenmotor gemäß der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 angegebenen Art, sowie einen Stellantrieb gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 33 angegebenen Art.
Ein gattungsgemäßer, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 7 aufweisender-Mehrwellenmotor ist aus der WO 00/05803 A1 bekannt. Der Mehrwellenmotor umfasst eine Anzahl von elektrischen Spulen, die mit einem oder mehreren Statorkernteilen zusammenwirken, wobei zumindest zwei Permanentmagnetrotoren eine Spule gemeinsam aufweisen. Der magnetische Fluss einer Spule hat dabei die Möglichkeit über zwei geschlossene Magnetkreise mit je zwei Luftspalten zu verlaufen. Die beiden Magnetkreise gehören zu unterschiedlichen Motorwellen. Zur Gewährleistung eines ausreichenden magnetischen Flusses über den jeweils aktiven Permanentmagnetrotor ist die Spule entsprechend größer auszulegen. Die einzelnen Statorteile des bekannten Mehrwellenmotors sind unterschiedlich ausgebildet, wodurch sich die Teilezahl erhöht. Dadurch ist die Bewicklung und Montage relativ umständlich.
Aus der US 5,539,584 A ist eine Antriebseinheit für eine Kraftfahrzeug-Außenspiegelanordnung bekannt. Die gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 33 aufweisende Antriebseinheit umfasst zwei beliebige Antriebsmotoren, die in einem Stellantrieb mit einem zumindest zweiteiligen Gehäuse auf einem Träger montiert angeordnet sind, wobei die Drehachsen der Antriebsmotoren winklig aufeinander stehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mehrwellenmotor und einen Stellantrieb bereitzustellen, die möglichst einfach und aus wenigen Teilen aufgebaut sind und die ohne getriebliche Mittel für winklig aufeinander stehende Antriebsaufgaben geeignet sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 33 in Verbindung mit ihren Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Erfindungsgemäß ist für den Mehrwellenmotor vorgesehen, dass Drehachsen zumindest zweier Permanentmagnetrotoren und/oder Ebenen, zu denen diese Drehachsen jeweils winklig angeordnet sind und in denen jeweils zumindest ein Statorteil liegt, entsprechend winklig aufeinander stehen. Dadurch sind keine aufwendigen getrieblichen Maßnahmen nötig, um winklig aufeinander stehende Ausgangswellen bei einem Stellantrieb zu erreichen. Insbesondere bei Anwendungen bei denen keine Selbsthemmung vorhanden sein darf, um den Antriebsmotor kupplungsfrei von einem Stellglied aus zurückdrehen zu können, hat die genannte Lösungen eindeutige Vorteile, z.B. gegenüber einer Schneckengetriebelösung.
Für den Stellantrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Gehäuseteil mit einer Sollknickstelle, einem Gelenk oder einer Sollbruchstelle versehen ist, wobei die Sollknickstelle etc. des Gehäuseteils mit der Sollknickstelle des Trägers fluchtet oder dass das Gehäuse selbst der Träger ist.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In der Praxis werden häufig rechtwinklig aufeinanderstellende Drehachsen benötigt, z. B. beim Antrieb von Luftrichtungssteuereinrichtungen einer Luftausgangsdüse im Kraftfahrzeug. Für solche Anwendungsfälle ist es zweckmäßig wenn die Drehachsen zumindest zweier Permanentmagnetrotoren und/oder Ebenen zu denen diese Drehachsen jeweils rechtwinklig sind, zumindest annähernd rechtwinklig aufeinander stehen. Da bei Luftrichtungssteuereinrichtungen nur ein geringes Moment zu ihrer Verstellung notwendig ist, können gering untersetzende Untersetzungsgetrieben eingesetzt oder auf Untersetzungsgetriebe völlig verzichtet werden.
Sollen Antriebsmotoren z. B. nach der DE 199 09 227 A1 verwendet werden, dann benötigt der Mehrwellenmotor zumindest vier Statorteile und drei Statorspulen.
Besonders vorteilhaft ist es, möglichst viele Gleichteile zu verwenden, insbesondere durch identisch ausgebildete Statorteile. Dennoch sind unterschiedliche Mehrwellenmotoranordnungen mit diesen gleich gestalteten Teilen möglich.
Die Grundform der Statorteile kann U-förmig, E-förmig oder Kammförmig ausgebildet sein. Diese Grundformen sind auch miteinander kombinierbar, wodurch noch mehr Varianten herstellbar sind.
Das Grundkonzept von später gezeigten Ausführungsbeispielen ist aus der DE 199 09 227 A1 bekannt. Hierbei sind die Statorteile vorzugsweise U-förmig ausgebildet und weisen zwei Statorpolschenkel auf, die durch ein Statorjoch miteinander verbunden sind, wobei Enden der Statorpolschenkel Hauptpole des Mehrwellenmotors bilden. Dieses Motorkonzept hat sich in der Praxis bewährt.
Für eine einfache Montierbarkeit ist es bei einigen Ausführungen des Mehrwellenmotors wichtig, dass die Querschnittsfläche der Enden der Statorpolschenkel kleiner oder gleich der Querschnittsfläche der Statorpolschenkel ist. Dadurch ist es möglich Spulen in einem ersten Schritt zu wickeln und die Statorteile anschließend darin zu montieren. Aus dem gleichen Grund sind auch Statorpolschenkel vogesehen, die vom Statorjoch bis zum Ende der Schenkel einen geradlinigen Verlauf aufweisen.
Der Fertigungsaufwand und die Montage ist dadurch vereinfacht, dass eine Spule über zwei Statorteile gewickelt wird. Dies ist auch möglich, wenn diese beiden Statorteile rechtwinklig aufeinander stehen und dabei aneinander anliegen.
Um weitere Varianten darzustellen können Spulen auch über ein Statorjoch eines ersten Statorteils und über einen Statorpolschenkel eines weiteren Statorteils gewickelt sein. Dabei ist es allerdings günstiger den Statorpolschenkel erst nach dem Wickelvorgang zu montieren, weil sonst aufwändige Wickelverfahren eingesetzt werden müssten.
Es ist auch denkbar eine Spule über je einen Statorpolschenkel zweier Statorteile zu wickeln bzw. die Statorteile mit ihren Statorpolschenkeln nach dem Wickeln darin zu montieren.
Die gleichen Vorteile wie bei der U-förmigen Ausführung der Statorteile ist auch bei Verwendung von E- bzw. Kamm-förmigen Statorteilen vorhanden. Durch Kombination dieser mit U-förmigen Statorteilen ergeben sich weitere Ausführungsvarianten des Mehrwellenmotors.
Auch E- bzw. Kamm-förmigen Statorteilen können identisch ausgebildet sein, wenn z.B. vier E- bzw. Kamm-förmige Statorteile für den Aufbau eines Mehrwellenmotors benötigt werden.
Wie aus der DE 199 09 227 A1 bekannt erhöhen Zusatzpole, die aus weichmagnetischen Blechen bestehen und so zwischen den Statorpolschenkeln angeordnet und geformt sind, dass Teile des magnetischen Flusses von den Statorpolschenkeln zu entsprechenden Rotorpolen führbar sind, in erster Linie das Selbsthaltemoment des Motors. Die Statorteile selbst können aus geschichteten Blechpaketen bestehen oder als Sinterteil ausgeführt sein. Bei Sinterteilen ist es auch möglich ein Statorteil mit z.B. vier Statorpolschenkeln auszubilden, wobei jeweils ein Paar von Statorpolschenkeln zum übrigen Paar winklig, insbesondere rechtwinklig ist.
Zweckmäßigerweise ist jede Spule auf einem Isolierstoffkörper gewickelt. Dabei kann auch ein gemeinsamer Isolierstoffkörper mehrere Spulen tragen. Insbesondere für die Bewicklung der Statorteile und der Isolierstoffkörper ist es sinnvoll Baugruppen aus zumindest zwei Statorteilen und einem Isolierstoffkörper zu fügen, die dann als kompaktes Bauteil in einem Vorgang in einer Wickelvorrichtung mit zumindest zwei Statorspulen versehen werden können. Gebräuchliche Isolierstoffkörper weisen meist einen U-förmigen Querschnitt auf, mit einstückigen Schnappmitteln an ihren Enden. Diese Schnappmittel hintergreifen die Statorteile, so dass eine ausreichend feste Verbindung entsteht.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Statorteile zunächst bewickelt und anschließend abgeknickt. Dies ist dadurch möglich, dass der Isolierstoffkörper, der die Statorteile für die Bewicklung zu einer Baugruppe zusammenhält mit zumindest einer Sollknickstelle, einem Gelenk oder einer Sollbruchstelle versehen ist. Um trotzdem eine ausreichende Festigkeit des isolierstoffkörpers zu gewährleisten, ist vorgesehen den Isolierstoffkörper mit durchbrechbaren, enffernbaren oder sonst manipulierbaren Versteifungsmitteln auszubilden die zumindest während der Bewicklung der Baugruppe aus Statorteilen und Isolierstoffkörper dafür sorgt, dass kein vorzeitiges Abknicken möglich ist. Nach dem Wickelvorgang werden diese Versteifungsmittel durchbrochen, entfernt oder so manipuliert, dass sie dem Abknicken nicht mehr entgegenwirken können.
Um die Spannungsversorgung der abzuknickenden Statorpulen zu ermöglichen sind leitende Mittel vorgesehen, die in Form von Drahtbrücken, an- oder eingespritzten oder montierten Leitblechen ausgebildet sind, wobei es insbesondere auf Verformbarkeit dieser leitenden Mittel ankommt. Die leitenden Mittel sollen zumindest die Sollknick, Gelenk oder Sollbruchstelle elektrisch überbrücken, sie kann aber auch dazu dienen eine direkte elektrische Verbindung zu einem Steckeranschluss herzustellen.
Da in der Regel zumindest zwei mit je einem Isolierstoffkörper versehenen Statorbaugruppen vorhanden sind, ist es hilfreich diese nach der Bewicklung auf einen Träger zu montieren. Dadurch wird eine genaue räumliche Zuordnung der Statorteile untereinander und zum Permanentmagnetrotor erreicht. Auch Lager für die Permanentmagnetrotoren können im Träger integriert sein. Um trotz des Trägers noch eine winklige Anordnung des Mehrwellenmotors, insbesondere dessen Rotorachsen zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn auch der Träger mit einer Sollknickstelle, einem Gelenk oder einer Sollbruchstelle versehen ist. Der Träger besteht dabei vorzugsweise aus einem spritzgusstechnisch verarbeitbaren Kunststoffmaterial. Dies erleichtert die Anpassung an anspruchsvollere geometrische Bedingungen. Grundsätzlich kann der Träger auch aus einer gewöhnlichen flächigen Leiterplatte bestehen. Die Sollknickstellen etc. der Isolierstoffkörper und des Trägers sollten miteinander fluchtend ausgeführt sein, um ein genaues Abknicken zu ermöglichen. Vorzugsweise sollte die Knicklinie daher teilweise von den Isolierstoffkörpern und teilweise vom Träger eingenommen werden. Auf die Sollknickstelle etc. im Träger kann aber ggf. verzichtet werden, wenn der Träger sich nur maximal bis zur Knickstelle etc. der Isolierstoffkörper erstreckt.
Alternativ oder zusätzlich zu den Leitenden Elementen im oder an den Isolierstoffkörpern kann auch der Träger in gleicher Weise mit entsprechenden leitenden Elementen ausgestattet sein, wobei diese leitenden Mittel auch hierbei verformbar sein müssen.
Um eine kompakte Einheit zu erhalten, die auch vor Umwelteinflüssen geschütz ist, soll der Mehrwellenmotor in einem mehrteiligen Gehäuseangeordnet und darin befestigt sein. Es kann, ähnlich, wie aus der DE 199 09 227 A1 bekannt, ein Motorgehäuseteil, ein Getriebegehäuseteil und eine Zwischenplatte vorgesehen sein. Vorzugsweise übernimmt die Zwischenplatte dann auch die Funktion des Trägers.
Es ist auch möglich zumindest ein Gehäuseteil mit einer Sollknickstelle, einem Gelenk oder einer Sollbruchstgelle zu versehen, wobei die Sollknickstelle, eine Gelenkachse oder die Sollbruchstelle insbesondere mit der Sollknickstelle des Isolierstoffkörpers und/oder der Sollknickstelle des Träges fluchten sollen. Bei dieser Ausführung ist ein fertig montierter und in einem Gehäuse angeordneter und befestigter Mehrwellenmotor noch um einen beliebigen Winkel abknickbar und den gegebenen Einbaubedingungen am Stellglied bzw. den Stellgliedern anpassbar.
Es ist auch denkbar, dass ein Mehrwellenmotor mehrfach abknickbar ist. Vorteilhaft ist dabei jeweils die Möglichkeit mit nur einem Stecker, also einer elektrischen Schnittstelle für alle Antriebsaufgaben auszukommen. Auch die Anzahl der Permanentmagnetrotoren ist zumindest theoretisch beliebig wählbar.
Um ein Abknicken des Gehäuses zu ermöglichen, dürfen keine geometrischen Hindernisse vorhanden sein. Deshalb sollte das Gehäuse im Bereich der Sollknickstelle, bzw. des Gelenks oder der Sollbruchstelle tailliert ausgebildet sein. Zusätzlich ist ein an den Knickwinkel angepasster Freiraum erforderlich der an die Sollknickstelle etc. anschließen sollte. Vorzugsweise ist der Freiraum durch zwei um 45° geneigte Gehäusewandungen begrenzt.
Um eine genaue und bleibende Lagezuordnung der Gehäusebereiche beiderseits der Sollknickstelle, etc. zu gewährleisten sind Rastmittel und Führungen vorgesehen. Diese sind vorzugsweise einstückig mit dem jeweiligen Gehäuseteil ausgebildet.
Um den Wickelvorgang so einfach wie möglich zu gestalten und um alle Statorspulen einer Baueinheit aus Statorteilen und einem Isolierstoffkörper gleichzeitig wickeln zu können, ist vorgesehen dass Anschlussstellen an den Isolierstoffkörpern vorgesehen sind, die im nicht abgeknickten Zustand voneinander den gleichen Abstand, wie die Statorspulen, aufweisen, wobei sowohl die Anschlussstellen als auch die Statorspulen zueinander äquidistand angeordnet sind. Als Anschlussteilen dienen parallel angeordnete Kontaktstifte.
Zwischen den Gehäuseteilen untereinander bzw. zwischen den Gehäuseteilen und dem Träger bzw. der Zwischenplatte kann eine Dichtung vorgesehen sein, soweit dies erforderlich ist. Auch bei höheren Anforderungen an die Dichtheit, ist daher ein Abknicken des Mehrwellenmotors möglich.
Der Mehrwellenmotor kann je nach äußerer Beschaltung sowohl als Schritt- als auch als bürstenloser Motor betrieben werden. Ggf. können unterschiedliche Permanentmagnetrotoren des gleichen Mehrwellenmotors auch entsprechend unterschiedlich betrieben werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Mehrwellenmotor,
2 eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform des Mehrwellenmotors,
3 eine zweite Ausführungsform des Mehrwellenmotors,
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrwellenmotors und
5 einen Mehrwellenmotor auf einem Träger montiert,
6 einen abknickbaren Mehrwellenmotor,
7a und 7b eine Schnittdarstellung eines abknickbaren Mehrwellenmotors,
8 eine dreidimensionale Darstellung eines Isolierstoffkörpers,
9a, 9b, 9c einen Permanentmagnetrotor, und
10 eine Wickeleinrichtung.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Mehrwellenmotors 1 mit zwei Permanentmagnetrotoren 3, vier U-förmigen Statorteilen 6, die identisch ausgebildet sind, drei Statorspulen 13, die auf jeweils einen Isolierstoffkörper 11 aus Kunststoffmaterial gewickelt sind. Die U-förmigen Statorteile bestehen aus je zwei Statorpolschenkel 7, deren Enden Hauptpole 15 bilden. Die Statorpolschenkel 7 werden durch ein Statorjoch 9 miteinander verbunden. Die Statorteile 6 sind aus gestanzten Blechen paketiert, z.B. Stanzpaketiert. Die Statorjoche 9 zweier Statorteile 6 liegen eng aneinander an und sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Ein Spulenträger 11 so dimensioniert, dass eine Aus nehmung beide Statorteile aufnehmen kann. Die Statorspule 13, die über beide Statorteile 6 gewickelt ist, ist weist die doppelte Windungszahl der beiden übrigen Spulen 13 auf. Die beiden Permanentmagnetrotoren 3 stehen rechtwinklig aufeinander.
2. zeigt eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform des Mehrwellenmotors, mit den Statorteilen 6 und seinen Statorpolschenkeln 7, den Permanentmagnetrotoren 3, den Isolierstoffkörpern 11, den Statorspulen 13.
Eine zweite Ausführungsform eines Mehrwellenmotors zeigt 3, mit den aus Statorpolschenkeln 7 und dem Statorjoch 9 bestehenden U-förmigen Statorteilen 6, wobei die Enden der Statorpolschenkel 7 in Form von (Haupt-)Polen 15 ausgebildet sind. Eine der Statorspulen 13 ist hierbei um einen Statorpolschenkel 7 eines ersten Statorteils 6 und um das Statorjoch 9 eines zweiten Statorteils 6 gewickelt. Eine weitere Statorspule ist um rechtwinklig zueinander angeordnete Statorjoche zweier Statorteile gewickelt. Die Statorteile sind im vorliegenden Beispiel in Form von paketierte Blechlamellen ausgeführt.
Die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen sind nicht Teil der Erfindung und dienen lediglich zur Erklärung der Erfindung.
Eine Ausführungsform der Erfindung zeigt 4, bei der Kamm-förmige Statorteile 6 Verwendung finden. Hierdurch lassen sich wie gezeigt zwei Reihen mit jeweils drei Permanentmagnetrotoren herstellen. Die An zahl der Permanentmagnetrotoren ist theoretisch beliebig wählbar. Auf den Statorjochen 9 sind vorzugsweise einteilige Isolierstoffkörper 11 angeordnet, die mit drei Statorspulen bewickelt sind. Neben den Hauptpolen 15 an den Enden der äußeren Statorpolschenkel 7 und mittleren Statorpolschenkel 8, sind Zusatzpole 14 vorhanden, die aus weichmagnetischen Blechteilen bestehen und jeweils mit einem der Hauptpole 15 über Flussleiter verbunden sind. Die Drehachsen 4 der Permanentmagnetrotoren 3 einer Reihe sind parallel zueinander angeordnet und rechtwinklig zu den Drehachsen 4 der Permanentmagnete einer zweiten Reihe. Drei Statorspulen 13 sind um jeweils zwei Statorjoche 9 zweier Kamm-förmiger Statorteile 6 gewickelt. Der zugeordnete Isolierstoffkörper ist dementsprechend angepasst. Da der magnetische Fluss zwei mögliche Wege nehmen kann, von denen beide die gleiche Reluktanz aufweisen, müssen die Statorspulen entsprechend größer ausgelegt sein.
5 zeigt einen Mehrwellenmotor 1 auf einen Zwischenplatte 19 montiert. Die Zwischenplatte dient zusammen mit einem Motorgehäuseteil 18 und einem Getriebegehäuseteil 20 das Gehäuse des Mehrwellenmotors 1. Die Zwischenplatte beinhaltet auch einen Stecker 22 mit leitenden Elementen 23. Das in 5 gezeigte Beispiel verdeutlicht, die Schwierigkeit bei einem abgewinkelten Mehrwellenmotor einfache Gehäuseteile unter Berücksichtigung einer einfachen Montage, einheitlicher Montagerichtung und geringer Teileanzahl zu verwirklichen.
6 zeigt eine besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ohne die oben genannten Nachteile. Der Mehrwellenmotor 1 besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse (nicht dargestellt), einer Zwischenplatte 19, auf der zwei Baugruppen 34, bestehend aus je einem mit drei Statorspulen 13 bewickelten Isolierstoffkörper 11 befestigt sind. Die Befestigung auf der Zwischenplatte kann durch Nieten, Heißverprägen, Stecken (kraftschlüssig), Schnappen etc. erfolgen. Die beiden Isolierstoffkörper 11 sind durch leitende Elemente 23, die in Form von Kontaktstiften in entsprechende Ausnehmungen gesteckt sind mechanisch miteinander verbunden. Die leitenden Elemente 23 verbinden die Statorspulen 13 elektrisch mit dem Stecker 22. In den Isolierstoffkörpern 11 sind Anschlussstellen 12 in Form von Kontaktstiften parallel zueinander eingesteckt. An diesen Anschlussstellen 12 werden die Statorwicklungen 13 beim Wickelvorgang angeschlagen. Um alle (drei) Statorspulen 13 einer Baugruppe 34 gleichzeitig wickeln und anschlagen zu können sind die Anschlussstellen 12 und die Statorspulen 13 gleich weit voneinander entfernt und untereinander äquidistant angeordnet. Die Verbindung der Statorspulen 13 mit den leitenden Elementen 23 kann direkt oder beim Wickeln durch den Wickeldraht hergestellt werden. Es ist auch denkbar, dass in oder an der Zwischenplatte 19 Leitbleche vorhanden sind, die eine Verbindung zwischen den Anschlussstellen 12 und den leitenden Elementen 23 herstellen. Hierbei können Klemm-Schneid-Verbindungen, aber auch Lötverbindungen etc. eingesetzt werden. Die Isolierstoffkörper 11 und die Zwischenplatte 19 (Träger) weisen Sollknickstellen 33, 33' auf, die miteinander fluchten. Nach der Bewicklung der Baugruppen 34 und der Montage auf die Zwischenplatte und ins Gehäuse wird der Mehrwellenmotor 1 entlang der Sollknickstelle abgeknickt. Die Lagerstellen der Permanentmagnetrotoren befinden sich vorzugsweise in den Gehäuseteilen.
7a und 7b zeigt eine Schnittdarstellung eines abknickbaren Mehrwellenmotors 1, mit einem Gehäuse 17, einem als Zwischenplatte 19 ausgebildeten Träger, auf dem beiderseits einer Sollknickstelle 33 Statorteile 6 montiert sind. Wie beispielhaft dargestellt, kann je ein Untersetzungsgetriebe 40a, 40b im Gehäuse 17 angeordnet sein. In der Zwischenplatte sind leitende Mittel 36' eingebettet, die elektrisch leitende Verbindungen über die Sollknickstelle 33 darstellen. Das Gehäuse 17 besteht aus zwei Formhälften, einem Motorgehäuseteil 18 und einem Getriebegehäuseteil 20. Das Motorgehäuseteil 18 und das Getriebegehäuseteil 20 bestehen aus je zwei zueinander nicht starr ausgebildeten Gehäusebereichen 18a, 18b, 20a, 20b die zumindest über Filmscharniere oder ähnliches (Sollknickstelle) miteinander verbunden sind (nicht dargestellt). Das Getriebegehäuseteil 20 ist mit schrägen Wandungen 41a, 41b ausgebildet, die hier um 45° geneigt sind. Durch die schrägen Wandungen 41a, 41b wird ein Freiraum geschaffen, der für ein Abknicken des gesamten Gehäuses 17 mit dem Mehrwellenmotor 1 notwendig ist. Um eine definierte Positionierung der Getriebegehäusebereiche 20a, 20b zueinander zu gewährleisten sind Führungen 39a, 39b vorgesehen, die ineinander greifen könnnen. Rastmittel 38 (nur teilweise zu erkennen) dienen dazu die abgeknickte Lage zu sichern. In 7b ist ein bereits abgeknickter Mehrwellenmotor 1 dargestellt.
8 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Isolierstoffkörpers 11, mit Aufnahmen 42 für Statorteile, Rasthaken 43 zum Halten der Statorteile (nicht dargestellt), Versteifungsmittel 37, Spulenaufnahmen 44 und einer Sollknickstelle 33. Die Versteifungsmittel 37 sind in diesem Beispiel so ausgeführt, dass sie leicht entfernbar sind, z. B. durch abbrechen oder abschneiden. Die Sollknickstelle 33 ist etwas abgesetzt angeordnet, damit sie mit den Sollknickstellen der Zwischenplatte und des Gehäuses fluchten kann.
In den 9a, 9b, 9c ist ein Permanentmagnetrotor 3 dargestellt, bestehend aus einem Rotorkörper 29, mit einer Nabe 28, einer Rotorwelle 24, einem Ritzel 25, einer Lageraufnahme 30, die vorzugsweise auf einer feststehenden Achse gelagert wird, die mit dem Getriebegehäuseteil 20 verbunden ist, einem Rückschlussring 16, einem Permanentmagnetring 27, der so magnetisiert ist, dass zehn alternierende Rotorpole 2 entstehen, die abwechselnd radial nach außen bzw. radial nach innen magnetisiert sind, wie in 9c deutlich zu erkennen ist (Ringsegment mit zwei Rotorpolen 2). Die Rotorwelle 24 erstreckt sich von einem durch das Motorgehäuseteil 18 begrenzten Motorraum in einen durch das Getriebegehäuseteil 20 begrenzten Getrieberaum, wo das Ritzel 25 z.B. in ein mehrstufiges Stirnradgetriebe eingreift.
Wickelverfahren
Für die Bewicklung der Statorteile 6 eignet sich z. B. die Ausführung aus den 6 und 7. Vorzugsweise erfolgt die Bewicklung dergestalt, dass die einzelnen Statorteile 6 mit dem Isolierstoffkörper 11 versehen werden, der gewöhnlich über die Satorteile 6 gesteckt und per Schnappverbindung darauf fixiert ist. Die Statorteile 6 bilden zusammen mit dem Isolierstoffkörper 11 die Baugruppe 34. Diese Baugruppe 34 wird auf eine Wickelvorrichtung 31 befestigt (10) und ein Wickeldraht 26 wird an einer Anschlussstelle 12 (hier in Form von Kontaktstiften), die auch ein Bestandteil eines der leitenden Elemente 23 sein kann, angeschlagen. Es wird aber bevorzugt die Anschlussstellen 12 im Wickelkörper 11 äquidistant anzuordnen, um den Wickelvorgang so einfach wie möglich durchführen zu können. Dabei werden mehrere Wickeldrähte 26 über Drahtführungshülsen 32 geführt und zunächst gleichzeitig an den zugeordneten Anschlussstellen 12 angeschlagen, dann wird ein Teil der Wickelvorrichtung 31, der das Statorteil 6 aufnimmt, in eine schnelle Drehung versetzt und der Wickeldraht 26 einfach aufgespult. Bei zwei, drei oder noch mehr Statorspulen erfolgt dann ein gleichzeitiges Bewickeln aller Statorspulen 13. Dadurch wird eine erhebliche Verkürzung der Taktraten erreicht. Sobald die Spulenkörper 11 bewickelt sind, werden die zweiten Enden der Statorpulen 13 jeweils an eine weitere Anschlussstelle 12 angeschlagen. Die so bewickelten Statorteile 6 sind als kompakte Baugruppe 34 einfach zu handhaben und leicht zu montieren.

1: Mehrwellenmotor
2: alternierende Pole
3: Permanentmagnetrotor
4: Drehachse
6, 6': Statorteile
7: Statorpolschenkel (äußere)
8: mittlerer Statorpolschenkel
9: Statorjoch
11: Isolierstoffkörper
12: Anschlussstellen
13: Statorspulen
14: Zusatzpole
15: Hauptpole
16: Rückschlussring
17: Gehäuse
18: Motorgehäuseteil
19: Zwischenplatte
20: Getriebegehäuseteil
22: Stecker
23: leitende Elemente
24: Rotorwelle
25: Ritzel
26: Wickeldraht
27: Permanentmagnetring
28: Nabe
29: Rotorkörper
30: Lageraufnahme
31: Wickelvorrichtung
32: Drahtführungshülsen
33, 33', 33'': Sollknickstelle
34: Baugruppe (Isolierstoffkörper + zwei Statorteile)
36, 36': leitende Mittel
37: Versteifungsmittel
38: Rastmittel
39a, 39b, 40a: Führungen
40b: Untersetzungsgetriebe
41a, 41b: schräge Wandung
42: Aufnahmen
43: Rasthaken
44: Spulenaufnahme

Claims

Mehrwellenmotor (1) mit zumindest zwei mit alternierenden Polen (2) versehenen unabhängig voneinander betreibbaren Permanentmagnetrotoren (3), zumindest zwei Statorteilen (6) und zumindest zwei Statorspulen (13), wobei Drehachsen (4) zumindest zweier Permanentmagnetrotoren (3) und/oder Ebenen, zu denen diese Drehachsen (4) jeweils winklig angeordnet sind und in denen jeweils zumindest ein Statorteil (6) liegt, entsprechend winklig aufeinander stehen, wobei zumindest ein Statorteil (6) U-förmig, E-förmig oder Kamm-förmig ausgebildet ist, wobei bei U-förmigen Statorteilen (6) zwei Statorpolschenkel (7) vorhanden sind, die durch ein Statorjoch (9) miteinander verbunden sind und Enden der Statorpolschenkel (7) Hauptpole (15) des Mehrwellenmotors (1) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Statorspule (13) über zwei Statorteile (6) gewickelt ist, die rechtwinklig aufeinander stehen, dass zumindest ein Statorpolschenkel (7) von seinem Statorjoch (9) bis zu seinem Ende einen geradlinigen Verlauf aufweist und dass Zusatzpole (14) vorgesehen sind, die aus weichmagnetischen Blechen bestehen und so angeordnet und geformt sind, dass Teile des magnetischen Flusses von den Statorpolschenkeln (7, 8) zu entsprechenden Rotorpolen (2) führbar sind, die sich zwischen den Statorpolschenkeln (7, 8) befinden.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Statorspule (13) über ein Statorjoch (9) eines ersten Statorteils (6) und über einen Statorpolschenkel (7) eines weiteren Statorteils (6) gewickelt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Statorspule (13) über die Statorjoche (9) zweier Statorteile (6) gewickelt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Statorspule (13) über je einen Statorpolschenkel (7) zweier Statorteile (6) gewickelt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Statorspule (13) über die Statorjoche (9) zweier Statorteile (6) gewickelt ist und mindestens ein Statorteil E- oder Kamm-förmig ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrwellenmotor (1) aus vier identischen E-förmigen oder Kamm-förmigen Statorteilen (6) besteht, wobei zwei Statorteile (6) rechtwinklig zueinander stehen.
Mehrwellenmotor (1) mit zumindest zwei mit alternierenden Polen (2) versehenen unabhängig voneinander betreibbaren Permanentmagnetrotoren (3), zumindest zwei Statorteilen (6) und zumindest zwei Statorspulen (13), wobei Drehachsen (4) zumindest zweier Permanentmagnetrotoren (3) und/oder Ebenen, zu denen diese Drehachsen (4) jeweils winklig angeordnet sind und in denen jeweils zumindest ein Statorteil (6) liegt, entsprechend winklig aufeinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Statorspule (13) auf einen zumindest eine Sollknickstelle (33), ein Gelenk oder eine Sollbruchstelle aufweisenden Isolierstoffkörper (11) gewickelt ist, wobei zumindest ein Isolierstoffkörper (11) mit zumindest zwei Statorteilen (6), insbesondere durch eine Schnappverbindung zu einer Baugruppe (34) fügbar ist, zumindest eine Baugruppe (34) auf einem Träger montiert ist, der eine Sollknickstelle (33') oder ein Gelenk aufweist, die/das mit der Sollknickstelle (33) bzw. dem Gelenk oder der Sollbruchstelle des zumindest einen Isolierstoffköpers (11) zumindest annähernd fluchtet.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Statorteil (6) U-förmig, E-förmig oder Kamm-förmig ausgebildet ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei U-förmigen Statorteilen (6) zwei Statorpolschenkel (7) vorhanden sind, die durch ein Statorjoch (9) miteinander verbunden sind, wobei Enden der Statorpolschenkel (7) Hauptpole (15) des Mehrwellenmotors (1) bilden.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Enden der Statorpolschenkel (7) kleiner oder gleich der Querschnittsfläche der Statorpolschenkel (7) ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Statorpolschenkel (7) von seinem Statorjoch (9) bis zu seinem Ende einen geradlinigen Verlauf aufweist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Statorspule (13) über zwei Statorteile (6) gewickelt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorteile (6) rechtwinklig aufeinander stehen.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzpole (14) vorgesehen sind, die aus weichmagnetischen Blechen bestehen und so angeordnet und geformt sind, dass Teile des magnetischen Flusses von den Statorpolschenkeln (7, 8) zu entsprechenden Rotorpolen (2) führbar sind, die sich zwischen den Statorpolschenkeln (7, 8) befinden.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vier Statorteile (6) und drei Statorspulen (13) vorhanden sind.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, 7 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Statorteile (6) identisch ausgebildet sind.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 1, 7, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass alle Statorteile (6) identisch ausgebildet sind.
Mehrwellenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Statorteil (6) aus paketierten Blechen besteht oder als Sinterteil ausgeführt ist, das winklig zueinander ausgerichtete Statorpolschenkel (7, 8) aufweist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffkörper (11) durchbrechbare, entfernbare oder manipulierbare Versteifungsmittel (37) aufweist, die zumindest für die Bewicklung der Baugruppe ein Abknicken des Isolierstoffkörpers (11) im Bereich der Sollknickstelle verhindern.
Mehrwellenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffkörper (11) leitende Mittel (36) aufweist, wobei diese in Form von Drahtbrücken, an- oder eingespritzten oder montierten Leitblechen ausgebildet sind, wobei diese leitenden Mittel insbesondere verformbar sind.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 7 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger leitende Mittel aufweist, wobei diese in Form von Drahtbrücken, in oder an den Träger an- oder eingespritzten oder montierten Leitblechen ausgebildet sind, wobei diese leitenden Mittel insbesondere verformbar sind.
Mehrwellenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrwellenmotor (1) in einem mehrteiligen Gehäuse (17) angeordnet und befestigt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) zumindest aus zwei Gehäuseteilen, insbesondere einem Motorgehäuseteil, einem Getriebegehäuseteil und einer Zwischenplatte (19) besteht.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (19) der Träger ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil mit einer Sollknickstelle (33''), einem Gelenk oder einer Sollbruchstelle versehen ist, wobei die Sollknickstelle (33''), eine Gelenkachse oder die Sollbruchstelle insbesondere mit der Soll knickstelle (33) des Isolierstoffkörpers (11) und/oder der Sollknickstelle (33') des Trägers fluchten.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil im Bereich der Sollknickstelle (33''), dem Gelenk oder der Sollbruchstelle tailliert ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil im Anschluss an die Sollknickstelle (33''), dem Gelenk oder der Sollbruchstelle einen Freiraum aufweist, wobei dieser vorzugsweise durch zwei um 45° geneigte Gehäusewandungen begrenzt ist.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Sollknickstelle (33''), des Gelenks oder der Sollbruchstelle Rastmittel (38) vorhanden sind, die in einem abgeknickten Zustand des Mehrwellenmotors miteinander verrastet sind.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 25, 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Sollknickstelle (33''), des Gelenks oder der Sollbruchstelle Führungen (39) vorhanden sind, die in einem abgeknickten Zustand des Mehrwellenmotors zusammenwirken und eine definierte Lagezuordnung der Gehäusebereiche zueinander ermöglicht.
Mehrwellenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussstellen (12) an den Isolierstoffkörpern (11) vorgesehen sind, die im nicht abgeknickten Zustand untereinander den gleichen Abstand, wie die Statorspulen (13), aufweisen, wobei sowohl die Anschlussstellen (12) und die Statorspulen (13) zueinander äquidistand angeordnet sind.
Mehrwellenmotor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstellen (12) parallel angeordnete Kontaktstifte sind.
Mehrwellenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Permanentmagnetrotor (3) des Mehrwellenmotors (1) als Schrittmotor und/oder bürstenloser Gleichstrommotor betreibbar ist.
Stellantrieb mit einem zumindest zweiteiligen Gehäuse, zumindest zwei auf einem Träger montierten Antriebsmotoren, deren Drehachsen winklig aufeinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einer Sollknickstelle versehen ist und dass zumindest ein Gehäuseteil mit einer Sollknickstelle, einem Gelenk oder einer Sollbruchstelle versehen ist, wobei die Sollknickstelle bzw. das Gelenk oder die Sollbruchstelle des Gehäuseteils mit der Sollknickstelle des Trägers fluchtet oder dass das Gehäuse der Träger ist.
Stellantrieb nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antriebsmotor ein mechanisch kommutierter Gleichstrommotor, ein bürstenloser Gleichstrommotor, ein Schrittmotor oder ein Piezomotor ist.