DE102016005306A1

DE102016005306A1 - Electric machine

Info

Publication number: DE102016005306A1
Application number: DE102016005306.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Ragg; Christian Moosmann
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Eine elektrische Maschine umfasst einen Rotor (31), der ein Rotorrad (13) mit wenigstens einem Permanentmagneten trägt, einen Stator (11), der mit wenigstens einer Wicklung bestückt ist, und einen Magnetfeldsensor (21) zum Erfassen einer Drehung des Rotors (31). Der Rotor (31) trägt ferner einen vom Permanentmagneten influenzmagnetisierten Körper (22). Der Magnetfeldsensor (21) liegt einer zur Drehachse (14) des Rotors (31) konzentrischen Umfangsfläche (32) des influenzmagnetisierten Körpers (22) gegenüber.An electric machine comprises a rotor (31) which carries a rotor wheel (13) with at least one permanent magnet, a stator (11) which is equipped with at least one winding, and a magnetic field sensor (21) for detecting a rotation of the rotor (31 ). The rotor 31 further carries a body 22 biased by the permanent magnet. The magnetic field sensor (21) is located opposite a rotation axis (14) of the rotor (31) concentric circumferential surface (32) of the influenzmagnetisierten body (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektronisch kommutierte Maschine mit kleinen Abmessungen und/oder für hohe Drehzahlen.The present invention relates to an electrical machine, in particular an electronically commutated machine with small dimensions and / or for high speeds.

Viele derartige Maschinen steuern die Kommutierung mit Hilfe eines Sensormagneten, der wie z. B. in US 7 800 325 B2 gezeigt getrennt von einem Hupt- oder Antriebsmagneten des Rotors an der Welle der Maschine montiert ist und mit einem Magnetfeldsensor zusammenwirkt. Magnetfelder des Antriebsmagneten und des Sensormagneten müssen exakt zueinander orientiert sein; Ausrichtungsfehler beeinträchtigen Effizienz und Leistung der Maschine. Diese sind umso schwieriger zu vermeiden, je kleiner die Abmessungen der Maschine sind.Many such machines control the commutation by means of a sensor magnet, such. In US 7 800 325 B2 shown separately from a main or drive magnet of the rotor is mounted on the shaft of the machine and cooperates with a magnetic field sensor. Magnetic fields of the drive magnet and the sensor magnet must be exactly aligned with each other; Alignment errors affect the efficiency and performance of the machine. These are the more difficult to avoid the smaller the dimensions of the machine are.

Ein weiteres Problem sind die starken Fliehkräfte, denen der Sensormagnet an einer schnelllaufenden Maschine ausgesetzt ist. Preiswerte aus Ferritpulver gepresste Magnete sind diesen Fliehkräften oft nicht gewachsen; brechen sie, so führt dies zum Ausfall der Maschine.Another problem is the strong centrifugal forces that the sensor magnet is exposed to on a high-speed machine. Inexpensive magnets pressed from ferrite powder are often unable to cope with these centrifugal forces; If they break, this leads to the failure of the machine.

Das Problem einer fehlerhaften Ausrichtung lässt sich vermeiden, indem auf den Sensormagneten verzichtet wird und stattdessen der Magnetfeldsensor unmittelbar dem Magnetfeld des Antriebsmagneten ausgesetzt ist. Ein Elektromotor, bei dem dies der Fall ist, ist aus US 7 800 325 B2 bekannt. Da die Statorwicklung sich über die gesamte axiale Ausdehnung eines den Antriebsmagneten aufnehmenden Rotorrades erstreckt und so den Raum, in dem das Magnetfeld des Antriebsmagneten stark ist, komplett belegt, bleibt für den Magnetfeldsensor nur in einer Region an einer Stirnseite des Rotorrades Platz, wo das Feld des Antriebsmagneten eher schwach ist und der vom Magnetfeldsensor festgelegte Kommutationszeitpunkt aufgrund von Messrauschen fluktuiert. Eine solche Fluktuation beeinträchtigt den Betrieb des Motors insbesondere bei hohen Drehzahlen.The problem of misalignment can be avoided by dispense with the sensor magnet and instead the magnetic field sensor is directly exposed to the magnetic field of the drive magnet. An electric motor in which this is the case is out US 7 800 325 B2 known. Since the stator winding extends over the entire axial extent of the rotor magnet receiving the drive magnet and thus completely occupies the space in which the magnetic field of the drive magnet is strong, space remains for the magnetic field sensor only in a region on one end side of the rotor wheel, where the field of the drive magnet is rather weak and the commutation time determined by the magnetic field sensor fluctuates due to measurement noise. Such fluctuation affects the operation of the engine, especially at high speeds.

Aus US 3 805 134 A ist ein Elektromotor mit einem Außenrotor bekannt, bei dem die Antriebsmagnete des Rotors axial so weit verlängert sind, dass ihnen gegenüber nicht nur die Statorbleche, sondern auch der Magnetfeldsensor Platz finden. Eine solche Lösung ist nur dann wirtschaftlich, wenn billige Antriebsmagnete verwendet werden können; für hochwertige Antriebsmagnete mit Seltenerdanteil kommt sie aus Kostengründen nicht in Betracht.Out US Pat. No. 3,805,134 an electric motor with an outer rotor is known in which the drive magnets of the rotor are extended axially so far that they find not only the stator laminations, but also the magnetic field sensor opposite them. Such a solution is only economical if cheap drive magnets can be used; For high-quality drive magnets with rare earth component, it comes for cost reasons out of the question.

Aufgabe der Erfindung ist, eine elektrische Maschine zu schaffen, die kostengünstig realisierbar ist und dennoch die für einen effizienten Betrieb bei hohen Drehzahlen erforderliche exakte Erfassung der Rotorstellung erlaubt.The object of the invention is to provide an electrical machine that is inexpensive to implement and yet allows the required for efficient operation at high speeds exact detection of the rotor position.

Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer elektrischen Maschine mit einem Rotor, der ein Rotorrad mit wenigstens einem Permanentmagneten trägt, einem Stator, der mit wenigstens einer Wicklung bestückt ist, und einem Magnetfeldsensor zum Erfassen einer Drehung des Rotors der Rotor ferner einen vom Permanentmagneten influenzmagnetisierten Körper trägt und der Magnetfeldsensor einer zur Drehachse des Rotors konzentrischen Umfangsfläche des influenzmagnetisierten Körpers gegenüberliegt.The object is achieved in that, in an electrical machine having a rotor carrying a rotor wheel with at least one permanent magnet, a stator equipped with at least one winding, and a magnetic field sensor for detecting a rotation of the rotor, the rotor further magnetizes a magnetic force from the permanent magnet Body carries and the magnetic field sensor is opposite to a concentric to the axis of rotation of the rotor peripheral surface of the influenzmagnetisierten body.

Die Kosten des influenzmagnetisierten Körpers sind im Vergleich zu denen einer Vergrößerung eines hochwertigen Permanentmagneten des Rotorrades minimal. Aufgrund der Platzierung am Umfang des Rotorrades kann am Ort des Magnetfeldsensors ein relativ abrupter und dementsprechend rauscharm detektierbarer Richtungswechsel des Magnetfelds stattfinden, wenn eine Polübergangsebene des Rotor-Magnetfeldes den Magnetfeldsensor passiert.The cost of the influenzmagnetisierte body are minimal compared to those of an enlargement of a high-quality permanent magnet of the rotor wheel. Due to the placement on the circumference of the rotor wheel can take place at the location of the magnetic field sensor, a relatively abrupt and therefore low noise detectable change of direction of the magnetic field when a pole transition plane of the rotor magnetic field passes the magnetic field sensor.

Um in einem begrenzten Bauraum der Maschine einen hohen magnetischen Fluss zu schaffen, ist vorzugsweise das gesamte Rotorrad durch den Permanentmagneten gebildet. Aus Gründen der mechanischen Belastbarkeit kann das Rotorrad aber auch einen Magnetträger umfassen, an dem ein oder mehrere Permanentmagneten befestigt, vorzugsweise eingelassen, sind.In order to create a high magnetic flux in a limited space of the machine, preferably the entire rotor wheel is formed by the permanent magnet. For reasons of mechanical strength, however, the rotor wheel can also comprise a magnet carrier to which one or more permanent magnets are fastened, preferably embedded.

Die Orientierung des Magnetfelds des Rotorrades ist vorzugsweise so gewählt, dass jede Polübergangsebene des Permanentmagneten sich radial und entlang der Drehachse des Rotors erstreckt. So ist das Magnetfeld, das die Umfangsfläche des Rotorrades umgibt, frei von axialen Komponenten, die nicht zum Drehmoment beitragen, aber möglicherweise die Lagerreibung des Rotors erhöhen.The orientation of the magnetic field of the rotor wheel is preferably selected such that each pole transition plane of the permanent magnet extends radially and along the axis of rotation of the rotor. Thus, the magnetic field surrounding the peripheral surface of the rotor wheel is free of axial components that do not contribute to the torque, but possibly increase the bearing friction of the rotor.

Der Permanentmagnet kann ein Multipolmagnet sein, oder es können mehrere Dipol-Permanentmagnete im Rotorrad verbunden sein, so dass das Rotorrad ein Multipol-Magnetfeld ausbildet, bei dem sich mehrere Polübergangsebenen entlang der Drehachse kreuzen. Für einen Betrieb des Motors bei hoher Drehzahl ist bevorzugt, dass das Rotorrad ein Magnetfeld mit nur zwei Polen aufweist.The permanent magnet can be a multipole magnet, or several dipole permanent magnets can be connected in the rotor wheel, so that the rotor wheel forms a multipole magnetic field in which a plurality of pole transition planes intersect along the axis of rotation. For high-speed operation of the motor, it is preferable that the rotor wheel has a magnetic field with only two poles.

Um eine ausreichende Influenzmagnetisierung zu gewährleisten, sollte eine Stirnseite des influenzmagnetisierten Körpers am Rotorrad anliegen.In order to ensure sufficient Influenzmagnetisierung, one end of the influenzmagnetisierten body should abut the rotor wheel.

Damit diese Influenzmagnetisierung in ausreichender Stärke am Umfang des influenzmagnetisierten Körpers nachweisbar ist und eine übermäßige Abschwächung der für einen effektiven Betrieb des Motors relevanten magnetischen Flussdichte im Luftspalt zwischen Rotorrad und Stator durch eine Ablenkung von Fluss zum influenzmagnetisierten Körper vermieden wird, sollten dieser und das Rotorrad ein nichtmagnetisches Volumen umschließen.In order for this Influenzmagnetisierung in sufficient strength at the periphery of the Influenzmagnetisierten body is detectable and an excessive attenuation of relevant for an effective operation of the engine magnetic flux density in the air gap between the rotor wheel and stator by a deflection of flux to the Influenzmagnetisierten Body is avoided, this and the rotor wheel should enclose a non-magnetic volume.

Das nichtmagnetische Volumen kann Luft enthalten. Um das Trägheitsmoment des Motors zu erhöhen und damit seinen Gleichlauf zu verbessern, kann es auch mit nichtmagnetischem Material hoher Dichte wie etwa Messing ausgefüllt sein.The non-magnetic volume may contain air. In order to increase the moment of inertia of the motor and thus improve its synchronism, it can also be filled with non-magnetic material of high density, such as brass.

Vorzugsweise wird das nichtmagnetische Volumen dadurch erhalten, dass der influenzmagnetisierte Körper topfförmig ist.Preferably, the non-magnetic volume is obtained by having the influenza magnetized body cup-shaped.

Um die Detektierbarkeit des Magnetfeldes am Umfang des influenzmagnetisierten Körpers zu verbessern, hat vorzugsweise eine umlaufende Wand des Topfes eine kleinere Wandstärke als eine Bodenplatte desselben.In order to improve the detectability of the magnetic field at the periphery of the influenzmagnetisierten body, preferably a circumferential wall of the pot has a smaller wall thickness than a bottom plate thereof.

Demselben Zweck dient es auch, wenn die die axiale Abmessung des nichtmagnetischen Volumens größer ist als die Wandstärke der Bodenplatte.It also serves the same purpose if the axial dimension of the non-magnetic volume is greater than the wall thickness of the bottom plate.

Die axiale Abmessung des influenzmagnetisierten Körper sollte wenigstens halb so groß wie die axiale Abmessung des Rotorrades aber höchstens genauso groß wie diese sein.The axial dimension of the influenzmagnetisierten body should be at least half as large as the axial dimension of the rotor wheel but at most as large as this.

Um einen kompakten Aufbau der Maschine zu erreichen, kann der Magnetfeldsensor auf einer quer zur Drehachse orientierten Leiterplatte montiert und der influenzmagnetisierte Körper an einer der Leiterplatte zugewandten Seite des Rotorrades angeordnet sein.In order to achieve a compact construction of the machine, the magnetic field sensor can be mounted on a printed circuit board oriented transversely to the axis of rotation and the influenzmagnetisierte body can be arranged on one of the circuit board facing side of the rotor wheel.

Einer Stirnseite des influenzmagnetisierten Körpers gegenüber kann die Leiterplatte ausgespart sein, da dieser Bereich für die Unterbringung von elektronischen Komponenten mit Abmessungen vergleichbar denen des Magnetfeldsensors ohnehin nicht geeignet ist. Der so erhaltene Freiraum kann genutzt werden, um dort ein Wälzlager für eine Welle der Maschine unterzubringen.The printed circuit board can be recessed to one end face of the influenza magnetized body, since this area is in any case not suitable for accommodating electronic components with dimensions comparable to those of the magnetic field sensor. The free space thus obtained can be used to accommodate a rolling bearing for a shaft of the machine there.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

1 einen erfindungsgemäße elektrische Maschine im axialen Schnitt; 1 an electrical machine according to the invention in axial section;

2 schematisch das Magnetfeld eines kreisscheibenförmigen Dipolmagneten; 2 schematically the magnetic field of a circular disk-shaped dipole magnet;

3 einen Ausschnitt des gemeinsamen Magnetfelds des Rotors und des influenzmagnetisierten Körpers gemäß der Erfindung; und 3 a section of the common magnetic field of the rotor and the influenzmagnetisierten body according to the invention; and

4 eine Variante des influenzmagnetisierten Körpers der Maschine aus 1. 4 a variant of the influenzmagnetisierten body of the machine 1 ,

1 zeigt einen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor 1 und einen von diesem angetriebenen Lüfter 2. Ein gemeinsames Gehäuse des Elektromotors 1 und des Lüfters 2 ist zusammengesetzt aus einem im Wesentlichen becherförmigen Unterteil 3, einem am Unterteil 3 verrasteten Oberteil 4 und einer Zwischenwand 5, die das Innere des Gehäuses in eine den Elektromotor 1 aufnehmende Kammer im Unterteil 3 und eine von Unter- und Oberteil 3, 4 gemeinsam begrenzte Lüfterkammer unterteilt, in der ein von dem Motor 1 angetriebenes Lüfterrad 6 rotiert. 1 shows an axial section through an electric motor according to the invention 1 and a fan driven by it 2 , A common housing of the electric motor 1 and the fan 2 is composed of a substantially cup-shaped lower part 3 , one at the bottom 3 latched top 4 and an intermediate wall 5 The inside of the housing into an electric motor 1 receiving chamber in the lower part 3 and one of the lower and upper parts 3 . 4 divided together limited fan chamber, in the one of the engine 1 driven fan wheel 6 rotates.

Ein Gehäuse des Motors 1 umfasst eine umlaufende Wand 7 und Stirnwände 8, 9. Ein Kühlluftkanal 10 zum Kühlen des Motors 1 erstreckt sich zwischen der umlaufenden Wand 7 und einer Außenwand des Unterteils 3. Ein Stator 11 liegt an einer Schulter an der Innenseite der umlaufenden Wand 7 auf. Ein Rotor 31 umfasst eine Welle 12 und ein auf der Welle 12 verkeiltes, in einer zentralen Öffnung des Stators 11 aufgenommenes permanentmagnetisches Rotorrad 13. Die Abmessungen d1, d2 von Stator 11 und Rotorrad 13 in Richtung einer Drehachse 14 des Motors 1 sind im Wesentlichen gleich. Das Rotorrad 13 hat die Form einer Kreisscheibe oder eines flachen Zylinders mit einer zentralen Bohrung, durch die sich die Welle 12 erstreckt. Der Stator 11 ist in an sich bekannter Weise mit einer oder mehreren Wicklungen bestückt, um ein gegen das Feld des permanentmagnetischen Rotorrades 13 phasenverschobenes, ein Drehmoment auf den Rotor 31 ausübendes Magnetfeld zu erzeugen.A housing of the engine 1 includes a circumferential wall 7 and end walls 8th . 9 , A cooling air duct 10 for cooling the engine 1 extends between the surrounding wall 7 and an outer wall of the base 3 , A stator 11 lies on a shoulder on the inside of the encircling wall 7 on. A rotor 31 includes a wave 12 and one on the wave 12 wedged in a central opening of the stator 11 received permanent magnetic rotor wheel 13 , The dimensions d1, d2 of stator 11 and rotor wheel 13 in the direction of a rotation axis 14 of the motor 1 are essentially the same. The rotor wheel 13 has the shape of a circular disk or a flat cylinder with a central hole through which the shaft 12 extends. The stator 11 is equipped in a conventional manner with one or more windings, one against the field of permanent magnetic rotor wheel 13 out of phase, a torque on the rotor 31 to generate exerting magnetic field.

Einer bevorzugten Ausgestaltung ist das gesamte Rotorrad 13 einteilig als zweipoliger Permanentmagnet mit quer zur Drehachse 14 orientierter Feldachse 15 ausgebildet. 2 zeigt schematisch das Magnetfeld eines solchen kreisscheibenförmigen Magneten. Eine zur Feldachse 15 senkrechte Polübergangsebene 16 teilt den Magneten in zwei halbkreisförmige Pole 17, 18. Magnetische Feldlinien treten an einem der Pole 17 aus einer Umfangsfläche 19 der Kreisscheibe aus und am anderen Pol 18 wieder ein. In unmittelbarer Nähe der Umfangsfläche 19 stehen die Feldlinien auf der Umfangsfläche 19 senkrecht. Sie verlaufen von einem Pol zum anderen zum Teil entlang der Umfangsfläche 19, zum Teil entlang von Stirnseiten 20 der Kreisscheibe. Wäre ein Magnetfeldsensor einer Stirnseite 20 zugewandt angeordnet, so wäre er dort einem Magnetfeld ausgesetzt, dessen Richtung mit der Drehung des Rotorrades 13 kontinuierlich variiert, aber dessen Stärke sich im Laufe einer Drehung nicht maßgeblich ändert. Ein der Umfangsfläche 19 zugewandter Magnetfeldsensor ist hingegen einem Feld ausgesetzt, dessen oberflächennormale Komponente sich immer dann, wenn die Polübergangsebene 16 den Sensor durchläuft, abrupt ihre Richtung ändert, während die tangentiale Komponente ein Maximum durchläuft. Daher ist mit dem der Umfangsfläche 19 zugewandten Magnetfeldsensor eine exaktere Erfassung der Orientierung des Rotorrades 13 möglich. Da allerdings in dem Motor 1 der 1 die Umfangsfläche 19 vom Stator 11 überdeckt ist, ist dort für einen Magnetfeldsensor kein Platz.A preferred embodiment is the entire rotor wheel 13 one-piece as a two-pole permanent magnet with transverse to the axis of rotation 14 oriented field axis 15 educated. 2 schematically shows the magnetic field of such a circular disk-shaped magnet. One to the field axis 15 vertical pole transition plane 16 divides the magnet into two semicircular poles 17 . 18 , Magnetic field lines occur at one of the poles 17 from a peripheral surface 19 the circular disk out and at the other pole 18 again. In the immediate vicinity of the peripheral surface 19 the field lines are on the peripheral surface 19 perpendicular. They run from one pole to another partly along the peripheral surface 19 , partly along frontal sides 20 the circular disk. Would be a magnetic field sensor of a front side 20 arranged facing it, he would be there exposed to a magnetic field whose direction with the rotation of the rotor wheel 13 varies continuously, but its strength does not change significantly during a turn. One of the peripheral surface 19 facing magnetic field sensor is, however, exposed to a field whose surface normal component is always, if the pole transition plane 16 goes through the sensor, abruptly changes direction, while the tangential component passes through a maximum. Therefore, with the peripheral surface 19 facing magnetic field sensor a more accurate detection of the orientation of the rotor wheel 13 possible. However, there in the engine 1 of the 1 the peripheral surface 19 from the stator 11 is covered, there is no place for a magnetic field sensor.

Um dennoch einen geeigneten Platz für einen – in 1 mit 21 bezeichneten – Magnetfeldsensor zu schaffen, ist ein rotationssymmetrischer Körper 22 aus ferromagnetischem Material als zusätzliche Komponente des Rotors 31 auf die Welle 12 aufgesteckt.Nevertheless, a suitable place for a - in 1 With 21 to create magnetic field sensor is a rotationally symmetrical body 22 made of ferromagnetic material as an additional component of the rotor 31 on the wave 12 attached.

Der Körper 22 ist hier topfförmig mit einer kreisrunden Bodenplatte 23 und einer am Rand der Bodenplatte 23 umlaufenden, an einer Stirnseite 20 des Rotorrades 13 anliegenden Außenwand 24. Der Körper 22 und das Rotorrad 13 begrenzen ein Volumen 25, das hier mit nichtmagnetischem Material, z. B. Messing, ausgefüllt ist. Eine zylindrische Umfangsfläche 32 des Körpers 22 hat einen Radius, der etwas kleiner ist als der des Rotorrades 13.The body 22 Here is cup-shaped with a circular bottom plate 23 and one at the edge of the bottom plate 23 circumferential, on one end face 20 the rotor wheel 13 adjacent outer wall 24 , The body 22 and the rotor wheel 13 limit a volume 25 here with non-magnetic material, eg. B. brass, is filled. A cylindrical peripheral surface 32 of the body 22 has a radius that is slightly smaller than that of the rotor wheel 13 ,

Die Bodenplatte 23 bündelt gewissermaßen denjenigen Teil der magnetischen Feldlinien, der in Abwesenheit des Körpers 22, wie in 2 gezeigt, über der Stirnseite 20 verläuft, so dass das Feld in axialer Richtung nicht nennenswert über die Bodenplatte 23 hinausreicht und zwischen der Bodenplatte 23 und dem Rotorrad 13 wie in 3 skizziert im Wesentlichen auf die unmittelbare Umgebung der Außenwand 24 konzentriert ist und von dem der Außenwand 24 in einem geringen Abstand von hier unter 1 mm gegenüberliegenden Magnetfeldsensor 21 gut erfasst werden kann.The bottom plate 23 In a sense, it concentrates that part of the magnetic field lines that is in the absence of the body 22 , as in 2 shown over the front 20 runs so that the field in the axial direction does not appreciably over the bottom plate 23 extends and between the bottom plate 23 and the rotor wheel 13 as in 3 essentially outlines the immediate environment of the outer wall 24 is concentrated and of which the outer wall 24 at a small distance from here below 1 mm opposite magnetic field sensor 21 can be recorded well.

Da die Bodenplatte 24 selber nicht am Rotorrad 13 anliegt, sondern über das nichtmagnetische Volumen 25 beabstandet ist, kann eine Schwächung des magnetischen Felds entlang der Umfangsfläche 19 des Rotors 13 gering gehalten werden. Bei einer axialen Ausdehnung d3 des nichtmagnetischen Volumens 25 von 3 mm und einer Wandstärke d4 der Bodenplatte 24 von 2 mm wurde keine Beeinträchtigung der Motorleistung im Vergleich zu einem ansonsten baugleichen Motor ohne den Körper 22 beobachtet.Because the bottom plate 24 not on the rotor wheel 13 is applied, but on the non-magnetic volume 25 can be a weakening of the magnetic field along the peripheral surface 19 of the rotor 13 be kept low. At an axial extension d3 of the non-magnetic volume 25 of 3 mm and a wall thickness d4 of the bottom plate 24 of 2 mm was no impairment of engine performance compared to an otherwise identical engine without the body 22 observed.

Eine im Vergleich zur Bodenplatte 23 geringere Wandstärke d5 der Außenwand 24 von hier 1 mm trägt zu einer Verstärkung des Magnetfeldes um die Außenwand 24 herum und damit zu einer Verbesserung des Messsignals des Magnetfeldsensors 21 bei.One compared to the bottom plate 23 lower wall thickness d5 of the outer wall 24 from here 1 mm contributes to a strengthening of the magnetic field around the outer wall 24 around and thus to an improvement of the measuring signal of the magnetic field sensor 21 at.

In der Umgebung der Polübergangsebene 16 entspricht der Verlauf des Magnetfeldes an der Außenwand 24 weitgehend dem an der Umfangsfläche 19, d. h. beim Durchgang der Polübergangsebene 16 durch den Magnetfeldsensor 21 wechselt die oberflächennormale Komponente des Magnetfelds abrupt ihre Richtung, während die tangentiale Komponente ein Maximum durchläuft. Daher ist der Durchgang der Polübergangsebene 16 mit ähnlicher Präzision erfassbar wie mit einem an der Umfangsfläche 19 angeordneten Sensor.In the vicinity of the pole transition level 16 corresponds to the course of the magnetic field on the outer wall 24 largely on the peripheral surface 19 ie when passing the pole transition plane 16 through the magnetic field sensor 21 The surface normal component of the magnetic field abruptly changes direction, while the tangential component passes through a maximum. Therefore, the passage is the pole transition plane 16 detectable with similar precision as with one on the peripheral surface 19 arranged sensor.

Wiederum auf 1 bezogen ist der Magnetfeldsensor 21 auf einer Leiterplatte 26 montiert, die sich zwischen dem Rotorrad 13 und der Stirnwand 9 ringförmig um die Welle 12 erstreckt und über Öffnungen der Stirnwand 9 kontaktiert ist. Eine von der Stirnwand 9 ausgehende Hülse 27 und ein in die Hülse 27 eingestecktes, die Welle 12 tragendes Kugellager 28 greifen in eine zentrale Aussparung der Leiterplatte 26 ein.Again on 1 is related to the magnetic field sensor 21 on a circuit board 26 mounted between the rotor wheel 13 and the front wall 9 ring around the shaft 12 extends and over openings of the front wall 9 is contacted. One from the front wall 9 outgoing sleeve 27 and one in the sleeve 27 plugged in, the shaft 12 carrying ball bearing 28 engage in a central recess of the circuit board 26 one.

4 zeigt den Körper 22 gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht. Das Volumen 25 ist hier weitgehend leer gelassen. Um dennoch einen festen Sitz des Körpers 22 an der Welle 12 sicherzustellen, ist rings um die die Welle 12 aufnehmende zentrale Bohrung 29 eine Hülse 30 vorgesehen, die in das Volumen 25 vorspringt und die Welle 12 klemmt. 4 shows the body 22 according to a modified embodiment of the invention in a perspective view. The volume 25 is largely left empty here. Nevertheless, a firm fit of the body 22 on the shaft 12 Make sure the ring is all around 12 receiving central hole 29 a sleeve 30 provided in the volume 25 protrudes and the wave 12 stuck.

Weitere mögliche Varianten betreffen insbesondere die Ausgestaltung des Rotorrades 13. Zwar ist eine Realisierung als einteiliger Permanentmagnet bevorzugt, da so ein hoher Magnetfluss und ein dementsprechend hohes Drehmoment bei kleinen Abmessungen des Motors 1 realisierbar sind, doch kann es, um die Beständigkeit des Permanentmagneten gegen die bei schneller Drehung auftretenden Fliehkräfte zu verbessern, notwendig werden, dass ein permanentmagnetischer Kern des Rotorrades 13 von einem vorzugsweise influenzmagnetisierten Träger umgeben ist, oder es können zwei zueinander parallele Stabmagnete in Kammern des Trägers beiderseits der Welle 12 eingelassen sein.Further possible variants relate in particular to the design of the rotor wheel 13 , Although a realization as a one-piece permanent magnet is preferred because such a high magnetic flux and a correspondingly high torque with small dimensions of the engine 1 can be realized, but it may be necessary to improve the durability of the permanent magnet against the centrifugal forces occurring during rapid rotation, that a permanent magnetic core of the rotor wheel 13 is surrounded by a preferably influenzmagnetisierten carrier, or there may be two mutually parallel bar magnets in chambers of the carrier on both sides of the shaft 12 be admitted.

Denkbar ist auch, das Rotorrad 13 mit mehr als zwei in Umfangsrichtung gestaffelten Polen auszubilden, um das Drehmoment des Motors zu vergrößern.It is also conceivable, the rotor wheel 13 with more than two circumferentially staggered poles to increase the torque of the motor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Motorengine
22: LüfterFan
33: Unterteillower part
44: Oberteiltop
55: Zwischenwandpartition
66: Lüfterradfan
77: Wandwall
88th: Stirnwandbulkhead
99: Stirnwandbulkhead
10 10: KühlluftkanalCooling air duct
1111: Statorstator
1212: Wellewave
1313: Rotorradrotorwheel
1414: Drehachseaxis of rotation
1515: Feldachsefield axis
1616: PolübergangsebenePolübergangsebene
1717: Polpole
1818: Polpole
1919: Umfangsflächeperipheral surface
2020: Stirnseitefront
2121: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
2222: Körperbody
2323: Bodenplattebaseplate
2424: Außenwandouter wall
2525: Volumenvolume
2626: Leiterplattecircuit board
2727: Hülseshell
2828: Kugellagerball-bearing
2929: Bohrungdrilling
3030: Hülseshell
3131: Rotorrotor
3232: Umfangsflächeperipheral surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7800325 B2 [0002, 0004]
US 3805134 A [0005]

Claims

Electric machine with a rotor ( 31 ), which is a rotor wheel ( 13 ) carries at least one permanent magnet, a stator ( 11 ), which is equipped with at least one winding, and a magnetic field sensor ( 21 ) for detecting a rotation of the rotor ( 31 ), characterized in that the rotor ( 31 ) further comprises a body magnetized by the permanent magnet ( 22 ) and the magnetic field sensor ( 21 ) one to the axis of rotation ( 14 ) of the rotor ( 31 ) concentric peripheral surface ( 32 ) of the influenza magnetized body ( 22 ) is opposite.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the permanent magnet the rotor wheel ( 13 ).

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that each pole transition plane ( 16 ) of the rotor wheel ( 13 ) radially and along the axis of rotation ( 14 ) of the rotor ( 32 ).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field of the rotor wheel ( 13 ) is bipolar.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that an end face of the influenzmagnetisierten body ( 22 ) on the rotor wheel ( 13 ) is present.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor wheel ( 13 ) and the influenzmagnetisierte body ( 22 ) a non-magnetic volume ( 25 ) enclose.

Electrical machine according to claim 6, characterized in that the influenzmagnetisierte body ( 22 ) cup-shaped.

Electrical machine according to claim 7, characterized in that a peripheral wall ( 24 ) of the pot has a smaller wall thickness than a bottom plate ( 23 ) of the same.

Electrical machine according to claim 8, characterized in that the axial dimension (d3) of the non-magnetic volume ( 25 ) is greater than the wall thickness (d4) of the bottom plate ( 23 ).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the axial dimension (d3 + d4) of the influenzmagnetisierten body ( 22 ) at least half as large as the axial dimension (d2) of the rotor wheel ( 13 ) and at most as large as the axial dimension (d2) of the rotor wheel ( 13 ).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field sensor ( 21 ) on a transverse to the axis of rotation ( 14 ) oriented printed circuit board ( 26 ) and the influenzmagnetisierte body ( 22 ) on one of the printed circuit board ( 26 ) facing side of the rotor wheel ( 13 ) is arranged.

Electrical machine according to claim 11, characterized in that a rolling bearing ( 28 ) in a recess of the printed circuit board ( 26 ) intervenes.