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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Lenkhilfesystem.
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Derartige
elektrische Lenkhilfesysteme sind bereits bekannt. Sie weisen ein
Lenkrad auf, welches mit einem Ritzelgetriebe zusammenwirkt. Das
Lenkrad ist über einen Eingangsschaft, einen Drehmomentsensor
und einen Ausgangsschaft mit dem Ritzelgetriebe verbunden. Das Ritzelgetriebe
hat schräg verlaufende Zähne, die mit gerade verlaufenden
Zähnen einer Zahnstange zusammenwirken. Die Zahnstange
ist mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Wird das Lenkrad
vom Fahrer gedreht, dann wird diese Drehbewegung umgesetzt in eine
lineare Bewegung der Zahnstange, welche wiederum auf die Räder
des Fahrzeugs in gewünschter Weise einwirkt. Dieser Vorgang
wird durch einen Elektromotor unterstützt, welcher von
einem Steuergerät angesteuert wird. Dieses Steuergerät
stellt Steuersignale für den Elektromotor bereit, mittels
welcher der Motorstrom oder die Motorspannung derart beeinflusst
wird, dass der Grad der Lenkhilfe in Abhängigkeit von den
Ausgangssignalen eines Drehmomentsensors, eines Geschwindigkeitssensors
und eines Rotorpositionssensors verändert bzw. eingestellt
wird.
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Aus
der
US 4,868,477 ist
eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments und der Drehmomentenschwankungen
eines variablen Reluktanzmotors bekannt. Diese bekannte Vorrichtung
verwendet eine generierte Drehmoment-Wellenform für jede Phase
des Motors, wobei diese Wellenform einem elektrischen Strom mit
vorgegebener konstanter Amplitude entspricht. Die generierten Drehmoment-Wellenformen
werden dazu verwendet, eine Datenbank zu schaffen, in welcher Werte
abgespeichert sind, die der elektrischen Stromstärke an
jeder von mehreren detektierten Rotorwinkelpositionen entsprechen.
In Abhängigkeit von dem zu erzeugenden Drehmoment und der
Rotorposition wird der Motor mit einem Stromwert angeregt, der für
eine oder mehrere Pha sen derart ausgewählt wird, dass der
Motor ein gewünschtes Drehmoment erzeugt, welches eine
im Wesentlichen flache und schwankungsfreie Antwortcharakteristik
aufweist.
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Aus
der
US 5,257,828 ist
ein elektrisches Lenkhilfesystem bekannt, welches einen Drehmomentsensor
und einen mit einem Steuerglied verbundenen variablen Reluktanzmotor
aufweist. Des Weiteren ist eine Steuereinheit vorgesehen, die das
Motorsteuersignal als Reaktion auf die detektierte Motorgeschwindigkeit
und die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit derart modifiziert,
dass eine Dämpfung auftritt, die in funktionellem Zusammenhang
mit der Motorgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit steht.
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Aus
der
EP 1 028 047 B1 ist
ein elektrisches Servolenkungssystem mit einem Motor bekannt, der in
Reaktion auf ein Motorsteuersignal ein Hilfsdrehmoment auf einen
Bereich der Lenkwelle ausübt. Der Motor weist eine Anzahl
von Phasenwicklungen auf, die einem konzentrisch zu einer Rotorstruktur
angeordneten Stator zugehörig sind. Der Motor umfasst einen
inneren Permanentmagnetrotor mit einer Mehrzahl von in der Rotorstruktur
eingebetteten Permanentmagneten, wobei jeder Magnet in einem Schlitz
des Rotors unter der Rotoroberfläche aufgenommen ist.
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Aus
der
EP 1 359 661 A2 ist
ein mit einem bürstenlosen Motor ausgestattetes elektrisches Lenkhilfesystem
bekannt, bei welchem der Motor einen außen angeordneten
Stator und einen innen angeordneten Rotor aufweist. Der Rotor enthält
eine Vielzahl von Permanentmagneten, die auf dem Außenmantel
des Rotors vorgesehen sind. Des Weiteren ist eine zylinderförmige
Abdeckung vorgesehen, die aus magnetischem Material besteht und
eine kleine Wanddicke aufweist. Diese Abdeckung deckt die Oberfläche
des Stators ab, der sich dem Rotor gegenüber befindet.
Die Abdeckung weist eine Vielzahl von Schlitzen auf, die bezüglich
der Rotorachse schräg verlaufen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes elektrisches
Lenkhilfesystem anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein elektrisches Lenkhilfesystem mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 2–13.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass aufgrund der direkten
Kopplung des Elektromotors über einen Drehmomentwandler
mit der Zahnstange eine leistungsoptimierte Auslegung des elektrischen
Lenkhilfesystems erfolgen kann. Beispielsweise kann das Übersetzungsverhältnis
des Drehmomentwandlers in jeweils notwendiger Weise gewählt
werden. Ferner kann die Steifigkeit des Lenkhilfesystems im Hinblick
auf jeweils vorliegende Anforderungen optimiert werden. Weiterhin
können große Zahnstangenkräfte realisiert
werden. Darüber hinaus sind auch niedrige Geräuschpegel
erreichbar.
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Durch
die im Anspruch 2 angegebene bauliche Einheit von Elektromotor und
Steuergerät wird sowohl Bauraum als auch eine Kabelverbindung
zwischen dem Elektromotor und dem Steuergerät eingespart.
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Im
Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Drehmomentwandlers
angegeben, mittels welchem das vom Elektromotor bereitgestellte
Hilfsdrehmoment in eine lineare Bewegung der Zahnstange umgesetzt
wird. Mittels dieser Ausgestaltung ist ein weiter Bereich von Zahnstangenkräften
realisierbar.
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Vorzugsweise
verläuft die Achse des Elektromotors parallel zur Zahnstangenachse.
Dadurch wird weiterer Bauraum eingespart.
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Durch
die im Anspruch 5 angegebene Anordnung des Drehmomentsensors innerhalb
des Lenkgetriebegehäuses oder am Lenkgetriebegehäuse
ist das von der Straße kommende Feedback auf das Lenkhilfesystem
verbessert.
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Durch
die im Anspruch 6 angegebene Ausgestaltung des Elektromotors wird
in vorteilhafter Weise eine sichere Befestigung der Permanentmagnete
im Rotorkörper erreicht. Die mit der Umgebung in Kontakt
stehende Oberfläche der Permanentmagnete ist reduziert.
Dadurch sind die Permanentmagnete besser vor Korrosion und vor einer
Entmagnetisierung geschützt. Des Weiteren ist sichergestellt, dass
sich während des Betriebes keine Magnetpartikel von den
Permanentmagneten ablösen und in den Raum zwischen dem
Rotor und dem Stator gelangen können. Darüber
hinaus sind die Anforderungen an die Oberfläche der Permanentmagnete
reduziert. Es können sowohl ungeschliffene als auch teilweise
geschliffene als auch vollständig geschliffene Blockmagnete
verwendet werden.
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Durch
eine geeignete Gestaltung der Mantelfläche des Rotors,
wofür im Anspruch 7 ein Beispiel angegeben ist, kann eine
sinusförmige Magnetflussverteilung im Luftspalt erreicht
werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Rastmomentes
und der Drehmomentschwankungen des Elektromotors.
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Die
in den Ansprüchen 8 und 9 angegebenen Flussbrücken
zwischen den Permanentmagneten, die klein ausgeführt sein
können, dienen der Steigerung der Abgabeleistung des Elektromotors.
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Ist
der Elektromotor derart ausgelegt, dass eine Sättigung
vermieden wird, dann sind die Drehmomentschwankungen weiter reduziert.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren
beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
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1 eine
Skizze eines elektrischen Lenkhilfesystems gemäß der
Erfindung,
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2 eine
Querschnittsdarstellung eines Elektromotors, wie er bei der Erfindung
verwendet werden kann,
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3 eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Rotors eines Elektromotors,
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4 eine
vergrößerte Darstellung des Details X von 3,
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5 ein
Diagramm zur Veranschaulichung des Drehmomentverlaufs über
der Zeit,
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6 eine
Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für einen Elektromotor, wie er bei der Erfindung verwendet
werden kann, und
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7 eine
Querschnittsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für einen Elektromotor, wie er bei der Erfindung verwendet
werden kann.
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Die 1 zeigt
eine Skizze eines elektrischen Lenkhilfesystems gemäß der
Erfindung. Dieses System weist ein Lenkrad 1 auf, welches
mit einer Lenkstange 2 verbunden ist, welche die Lenkbewegungen
des Fahrers über einen Drehmomentwandler 32 auf
eine Zahnstange 12 überträgt. Diese ist
wiederum über Lenker 16 mit den Rädern 13 des Fahrzeugs
verbunden, auf welche die Lenkbewegungen des Fahrers über
die beschriebene mechanische Kopplung einwirken.
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Durch
die genannten Lenkbewegungen des Fahrers wird ein Drehmoment erzeugt.
Dieses wird mittels eines Drehmomentsensors 3 gemessen,
welcher innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 14 oder an
diesem Lenkgetriebegehäuse befestigt ist und über
ein Kabel 4 und einen Stecker 17 mit einem Steuergerät 5 in
Verbindung steht.
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Das
Steuergerät 5 berechnet die notwendige Lenkhilfeunterstützung
bezüglich Drehzahl und Drehmoment und stellt ent sprechende
Spannungen oder Ströme für einen Elektromotor 6 bereit.
Bei dieser Berechnung wird auch die Rotorposition des Elektromotors
berücksichtigt, welche unter Verwendung eines in der 1 nicht
dargestellten Rotorlagesensors detektiert wird. Das Steuergerät 5 ist über einen
Stecker 18 und Kabel mit einer Batterie 8 des Fahrzeugs
verbunden. Das Steuergerät 5 und der Elektromotor 6 bilden
vorzugsweise eine bauliche Einheit. Die Motorachse 19 ist
derart ausgerichtet, dass sie parallel zur Zahnstangenachse 20 verläuft.
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Der
Elektromotor 6 wandelt die elektrischen Vorgaben aus dem
Steuergerät 5 in ein Hilfsdrehmoment und eine
Drehzahl um.
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Das
Hilfsdrehmoment des Elektromotors 6 wird über
einen weiteren Drehmomentwandler auf die Zahnstange 12 übertragen,
die innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 14 angeordnet
ist. Der weitere Drehmomentwandler weist eine Zahnriemenscheibe 9,
einen Zahnriemen 10 und einen Kugelumlauftrieb 11 auf,
der an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen
ist. Durch diesen Drehmomentwandler wird die Drehbewegung und damit
das vom Elektromotor bereitgestellte Hilfsdrehmoment in eine lineare
Bewegung der Zahnstange 12 umgesetzt. Diese lineare Bewegung
der Zahnstange 12 und die damit verbundenen Kräfte,
die in Richtung des in der 1 gezeigten
Pfeiles x wirken, unterstützen die durch den Fahrer durch
das Drehen des Lenkrades hervorgerufene lineare Bewegung der Zahnstange 12 und
führen über die Lenker 16 zu einem entsprechenden
Lenkausschlag der Räder 13.
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Der
Elektromotor 6 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel
direkt am Lenkgetriebegehäuse 14 befestigt. Er
kann alternativ dazu auch integrierter Bestandteil des Lenkgetriebegehäuses 14 sein.
Dies erlaubt jeweils eine direkte Kopplung des Elektromotors 6 über
einen Drehmomentwandler mit der Zahnstange 12. Folglich
wird das vom Elektromotor 6 bereitgestellte Drehmoment über
den zusätzlichen, eigens dem Elektromotor zugeordneten
Drehmomentwandler 9, 10, 11 auf die Zahnstange 12 übertragen, während
das vom Fahrer durch ein Drehen des Lenk rads hervorgerufene Drehmoment über
den Drehmomentwandler 32 auf die Zahnstange 12 übertragen wird.
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Die
Verwendung eines gesonderten Drehmomentwandlers hat den Vorteil,
dass das vom Elektromotor 6 bereitgestellte Hilfsdrehmoment
an anderer Stelle auf die Zahnstange 12 einwirkt als das
vom Fahrer durch Drehen des Lenkrads 1 hervorgerufene Drehmoment.
Dies ermöglicht es, den dem Elektromotor 6 zugeordneten
Drehmomentwandler an die Anforderungen des jeweils vorliegenden
Fahrzeugtyps anzupassen. Beispielsweise können das Übersetzungsverhältnis
des Drehmomentwandlers, die Steifigkeit des Lenkhilfesystems und
die Zahnstangenkräfte in jeweils notwendiger Weise gewählt
werden. Der Drehmomentwandler 32 und die Lenkstange 2 brauchen
nicht im Hinblick auf das vom Elektromotor 6 bereitgestellte
Hilfsdrehmoment dimensioniert werden.
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Die 2 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines Elektromotors, wie er bei der
Erfindung verwendet werden kann. Bei diesem Elektromotor handelt
es sich um einen bürstenlosen Synchronmotor. Dieser weist
einen Stator 21 und einen Rotor 22 auf. Der Rotor 22 ist
innerhalb des Stators 21 drehbeweglich gelagert, wobei
zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt 23 besteht.
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Der
Rotor 22 ist mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 24 versehen,
in welche Permanentmagnete 25 eingebettet sind. Die Permanentmagnete
haben vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt und sind vollständig
von Rotormaterial umgeben. Die Ausnehmungen 24 sind in
einer Richtung senkrecht zur Radialrichtung jeweils größer
als die Permanentmagnete. Weiterhin befinden sich die Aussparungen in
der Nähe des Außenrandes des Rotors 22 und sind
in ihrer Gesamtheit etwa ringförmig um die Rotorwelle 26 angeordnet.
Zwischen jeweils zwei benachbarten Ausnehmungen 24 ist
eine Flussbrücke vorgesehen, die unten anhand der 4 näher
erläutert wird. Die einander jeweils benachbarten Permanentmagnete 25 bilden
die Pole des Rotors 22. Es wechseln sich Nord- und Südpole
ab, wie es in der 2 durch die Buchstaben N und
S zum Ausdruck kommt.
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Der
Statur 21 weist eine Vielzahl von nach innen gerichteten
Statorzähnen 27 auf, zwischen denen sich Statornuten 28 befinden.
Die Statorzähne werden mit der Statorwicklung versehen,
die beispielsweise aus drei Phasenwicklungen besteht.
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Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Statur insgesamt
zwölf Statorzähne und demzufolge auch zwölf
Statornuten auf. Die Phasenwicklungen des Stators sind in bestimmter
Weise miteinander verschaltet, beispielsweise sternförmig
oder dreieckförmig. Die Außenkontur bzw. Mantelfläche
des Rotors des in der 2 gezeigten Motors ist rund.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Rotors eines Elektromotors, wie er
bei der Erfindung verwendet werden kann, ist in der 3 gezeigt.
Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung ist die
Mantelfläche des Rotors derart gestaltet, dass im Luftspalt
zwischen dem Rotor und dem Statur eine sinusförmige Magnetflussverteilung
gegeben ist. Dies führt zu einer Reduzierung des Rastmomentes
und der Drehmomentschwankungen des Elektromotors. Beim gezeigten
Ausführungsbeispiel weist die Mantelfläche des
Rotors pilzkopfförmige Erhebungen 30 auf, um die
gewünschte sinusförmige Magnetflussverteilung
im Luftspalt zu erreichen.
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Weiterhin
weist der in der 3 gezeigte Rotor zwischen benachbarten
Permanentmagneten jeweils eine T-förmige Flussbrücke 31 auf.
Diese Flussbrücken dienen der Steigerung der Abgabeleistung des
Elektromotors.
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Die 4 zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Details X von 3,
in welchem zwei benachbarte Permanentmagnete 25 und eine
dazwischen vorgesehene Flussbrücke 31 dargestellt
sind. Aus der 4 ist ersichtlich, dass die
Flussbrücke 31 T-förmig ausgestaltet
ist, der in Radialrichtung verlaufende Fußteil der Flussbrücke
zwischen zwei benachbarten Per manentmagneten 35 vorgesehen
ist, von einer Positionierungshilfe 33 gehalten ist und eine
Breite b hat, und dass der im rechten Winkel zum Fußteil
verlaufende Kopfteil der Flussbrücke eine Höhe
h hat.
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Durch
diese Flussbrücken 31 wird die Abgabeleistung
des Elektromotors erhöht. Unabhängig davon können
unter Berücksichtigung der Herstellungsprozesse und der
im Betrieb auftretenden mechanischen Belastungen die Breite b des
Fußteils und auch die Höhe h des Kopfteils klein
gehalten werden.
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Die 5 zeigt
ein Diagramm zur Veranschaulichung des Drehmomentverlaufs über
der Zeit. In dieser Figur ist längs der Abszisse die Zeit
t und längs der Ordinate das Drehmoment M aufgetragen. Das
Zeitintervall t1 entspricht einer vollständigen Umdrehung
des Rotors. Mit „MIN" ist der in diesem Zeitintervall auftretende
Minimalwert des Drehmoments und mit „MAX" der in diesem
Zeitintervall auftretende Maximalwert des Drehmoments bezeichnet. Des
Weiteren sind mit „TL" ein Drehmoment-Mittelwert und mit „TC"
die auftretenden Drehmomentschwankungen bezeichnet, die bei der
in den 3 und 4 gezeigten Ausgestaltung des
Rotors klein gehalten werden können.
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Wie
oben ausgeführt wurde, berechnet das Steuergerät 5 die
notwendige Lenkhilfeunterstützung unter Berücksichtigung
des Ausgangssignal des Drehmomentsensors und der Rotorposition.
Darüber hinaus berücksichtigt das Steuergerät 5 bei
der Berechnung der Lenkhilfeunterstützung auch die Einflüsse
und Auswirkungen der magnetischen Sättigung des Elektromotors.
In diesem Zusammenhang berücksichtigt das Steuergerät
die Differenz zwischen der Reaktanz in Richtung der d-Achse und
der Reaktanz in Richtung q-Achse (siehe 2). Unter Verwendung
dieser Differenz werden die Ansteuersignale für den Elektromotor
derart generiert, dass der Motor nicht in die Sättigung
gerät. Dadurch wird eine unerwünschte Streuung
bezüglich der magnetischen Leitfähigkeit der Permanentmagnete
vermieden, welche Drehmomentschwankungen begünstigen würde.
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Die 6 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für einen Elektromotor, wie er bei der Erfindung verwendet
werden kann. Bei diesem Elektromotor handelt es sich um eine permanenterregte
Synchronmaschine. Diese umfasst einen rotierbar um eine Drehachse
gelagerten Rotor 22, welcher ein näherungsweise
zylindrisches Blechpaket aus einem sogenannten Elektroblech enthält.
In die Peripherie des Blechpakets sind acht taschenartige Ausnehmungen 24 eingebracht, die
sich im Querschnitt etwa zu dem Rand eines gleichmäßigen
Achtecks ergänzen. Jede Ausnehmung 24 dient hierbei
zur Aufnahme und Halterung eines Permanentmagneten 25,
wobei die Permanentmagnete 25 in stets alternierend wechselnder Polung über
den Umfang des Rotors 22 verteilt sind.
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Um
einen möglichst sinusförmigen Verlauf des von
den Permanentmagneten 25 außerhalb des Rotors 22 erzeugten
Magnetfelds zu erzielen, weist das Blechpaket – abweichend
von einer idealen Zylinderform – jeweils in dem einen jeden
Permanentmagnet 25 nach außen hin radial vorgelagerten
Bereich eine pilzkopfförmige Erhebung 30 auf.
Der Radius des Rotors 22 variiert hierdurch in Umfangsrichtung
des Rotors periodisch zwischen einem minimalen und einem maximalen
Wert, wobei der minimale Wert jeweils im Bereich zwischen zwei Permanentmagneten 25 und
der maximale Wert jeweils in der Polmitte, d. h. im Bereich der
radial-axialen Mittelebene eines jeden Permanentmagneten 25 angenommen
wird.
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Der
Elektromotor 6 umfasst weiterhin einen den Rotor 22 umgebenden
Stator 21. Dieser enthält einen Statorkern aus
einem Elektroblech. Der Statorkern umfasst einen hohlzylindrischen
Mantel, von dessen Innenumfang aus eine Mehrzahl von – im dargestellten
Beispiel 12 – Statorzähne 27 nach Art von
Speichen radial nach innen in Richtung auf den Rotor 22 abstehen.
Die Statorzähne 27 sind in nicht explizit dargestellter
Weise jeweils mit einer Phasenspule bewickelt.
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Jeder
Statorzahn 27 umfasst einen an den Mantel angrenzenden,
im Querschnitt vergleichsweise schmalen Hals 27a. Ein zu
dem Mantel entgegengesetztes und somit radial inneres Ende 27e jedes Statorzahns 27 ist
zu einem gegenüber dem Hals 27a in Umfangsrichtung
symmetrisch verbreiterten Kopf 27b ausgeformt. Die in Folge
dieser Verbreiterung in Umfangsrichtung über den Hals 27a hinausragenden
Abschnitte des jeweiligen Statorzahnes sind als Auskragungen 27c bezeichnet.
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In
der Ausführung des Stators gemäß 6 sind
die Köpfe 27b benachbarter Statorzähne 27 jeweils
zueinander in Umfangsrichtung beabstandet. Mit anderen Worten sind
die zwischen jeweils zwei benachbarten Statorzähnen 27 gebildeten
Statornuten nach innen und somit zum Rotor 22 hin offen.
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Zwischen
dem Rotor 22 und dem radial inneren Ende 27e der
Statorzähne 27 ist ein Luftspalt 23 gebildet,
in dem sich das von dem Rotor 22 erzeugte Erregerfeld sowie
ein durch die statorseitigen Phasenspulen im Betrieb des Elektromotors 6 erzeugtes Statordrehfeld
aufbauen. Sowohl der Statorkern als auch der Rotor 22 sind
im Übrigen im Wesentlichen als Profilteile ausgebildet,
so dass sich das in der 6 dargestellte Profil im Wesentlichen über
die gesamte axiale Länge des Elektromotors 6 fortsetzt.
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Zur
Reduzierung der Drehmomentwelligkeiten des Elektromotors 6 sind
bei dem in der 6 dargestellten Statorkern im
Kopf 27b eines jeden Statorzahnes 27 je zwei Magnetflusssperren 27d vorgesehen.
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Jede
Magnetflusssperre 27d ist durch eine in axialer Richtung
in den Statorkern eingebrachte hohle Bohrung mit – je nach
Ausführung – kreisrundem bis schlitzartig ovalem
Querschnitt gebildet, wobei die Magnetflusssperren ggf. mit der
längeren Seite bevorzugt in radialer Richtung bezüglich
des Statorkerns ausgerichtet sind.
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Die
beiden pro Statorzahn 27 vorgesehenen Magnetflusssperren 27d sind
symmetrisch zu einer radial-axialen Mittelebene des Statorzahns 27 angeordnet
und vollständig in die Auskragungen 27c des jeweiligen
Statorzahnes 27 zurückgezogen. Die Magnetflusssperren 27d sind
hierdurch insbesondere nahe an dem radial inneren Ende 27e des
Statorzahns 27 sowie nahe an den den Statorzahn 27 in Umfangsrichtung
begrenzenden Seitenwänden angeordnet.
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Zu
weiteren Reduzierung der Drehmomentwelligkeit des Elektromotors 6 ist
auch der Rotorkörper 9 mit Magnetflusssperren 29a versehen.
Diese Magnetflusssperren 29a sind durch hohle Bohrungen mit
etwa kreisrundem Querschnitt gebildet, die in das Rotorblechpaket
eingebracht sind. Es sind hierbei pro Permanentmagnet 25 jeweils
vier Magnetflusssperren 29a vorgesehen. Diese Magnetflusssperren 29a sind
zwischen dem jeweils zugehörigen Permanentmagneten 25 und
dem Außenumfang des Rotorkörpers nahe an dem Außenumfang
des Rotorkörpers angeordnet. Hierbei sind jeweils zwei
dieser Magnetflusssperren 29a symmetrisch beidseitig einer radial-axialen
Mittelebene des jeweiligen Permanentmagneten 25 angeordnet.
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Die 7 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für einen Elektromotor, wie er bei der Erfindung verwendet
werden kann. Dieser Elektromotor zeichnet sich im Wesentlichen dadurch
aus, dass der Kopf 27b jedes Statorzahnes 27 mit
den Köpfen 27b der benachbarten Statorzähne
verbunden ist, so dass das radial innere Ende 27e der Statorzähne 27 einen
zum Außenmantel des Stators konzentrischen, geschlossenen
Kreis bildet. Ansonsten gleicht der in der 7 gezeigte Elektromotor
dem anhand der 6 beschriebenen Elektromotor.
Insbesondere sind auch bei dem in der 7 gezeigten
Elektromotor im Kopf 27b eines jeden Statorzahnes je zwei
Magnetflusssperren vorgesehen, die in der 7 jedoch
nicht abgebildet sind.
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Die
in der 7 gezeigte Ausgestaltung eines Gleichstrommotors
hat den Vorteil, dass durch den radial innenliegenden Zusammenschluss
des Statorblechpaketes eine wesentliche Verminderung des Bremsmoments
im Leerlauf des Motors erreicht wird. Gegenüber herkömmlichen
Synchronmaschinen mit voneinander beabstandeten Statorzähnen kann
eine Verminderung des Bremsmoments von bis zu 50% erzielt werden.
Des Weiteren wird eine erhöhte Motorinduktanz bei kleinen
Antriebsströmen erzielt und die im Betrieb auftretende
Drehmomentwelligkeit weiter reduziert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nach alledem ein elektrisches Lenkhilfesystem
bereitgestellt, bei welchem der ein Hilfsdrehmoment bereitstellende
Elektromotor fest mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden
oder integrierter Bestandteil dieses Lenkgetriebegehäuses
ist, bei welchem der Elektromotor das vom ihm bereitgestellte Hilfsdrehmoment über
einen eigenen Drehmomentwandler an die Zahnstange überträgt
und bei welchem vorzugsweise auch der Drehmomentsensor am oder im
Lenkgetriebegehäuse positioniert ist. Die Steuersignale
für den Elektromotor werden von einem Steuergerät
bereitgestellt, welches zur Berechnung der Lenkunterstützung
das vom Drehmomentsensor gelieferte Sensorsignal und ein von einem
Rotorlagegeber bereitgestelltes Ausgangssignal berücksichtigt
und welches vorzugsweise das Ansteuersignal für den Elektromotor
derart bereitstellt, dass eine Sättigung des Elektromotors
vermieden wird. Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise
um eine permanenterregte Synchronmaschine, welche einen Stator und einen
Rotor aufweist, wobei in Aufnahmetaschen des Rotorkörpers
Permanentmagnete eingesetzt sind. Insbesondere kann die Mantelfläche
des Rotors pilzkopfförmige Erhebungen aufweisen, jeder
Statorzahn mit einer Magnetflusssperre versehen sein und auch im
Rotorkörper Magnetflusssperren vorgesehen sein. Vorzugsweise
ist jeder Statorzahn mit seinem radial inneren Ende mit radial inneren
Enden benachbarter Statorzähne verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4868477 [0003]
- - US 5257828 [0004]
- - EP 1028047 B1 [0005]
- - EP 1359661 A2 [0006]