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DE202009009304U1 - Außenläufermotor mit einem 2- oder mehrfach geteilten Stator aus unterschiedlichem Material und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung - Google Patents

Außenläufermotor mit einem 2- oder mehrfach geteilten Stator aus unterschiedlichem Material und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung Download PDF

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Abstract

Außenläufermotor (1) mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator (2 und 4) und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) fest verbunden ist, sich über die Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) abstützt und das B-Lagerschild (15) über ein Vieleck in die Bremsscheibe (20) eingreift und der Rotor (12) am Außendurchmesser zur Aufnahme eines Trägers ausgebildet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) verklebt sind und der Rückschlussring (1) des 2- oder mehrfach geteilten Stators aus nicht-kornorientiertem Elektroblech und die Stege (5) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind und beide getrennt durch Packetieren auf Statorlänge gebracht werden und der Rückschlussring (1) am Außendurchmesser Aussparungen (2) zur Aufnahme der Stege (5) aufweist und die Stege (5) am Fußende das Gegenstück (4) zur Aussparung (2) des Rückschlussrings (1) besitzen und am Stegkopf eine Einsparung (8) zur Aufnahme des...

Description

  • Außenläufermotor mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator aus unterschiedlichem Material und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung.
  • Außenläufermotoren sind schon seit Jahrzehnten bekannt und werden häufig als Fahrantrieb in Rollstühlen und Scootern im REHA-Bereich und in Batterie betriebenen Fahrzeugen wie Bodenreinigungsmaschinen, Fahrrädern, Golf-Caddies, Kleintransportern usw. eingesetzt. Zum Überwinden von Hindernissen wie z. B. einen Bordstein, fehlt oft die notwendige Spitzenleistung, die nur durch eine größere Bauweise des Antriebs möglich ist. Dies wiederum führt zu einem größeren Gewicht, das bei solchen Einsätzen gering sein sollte und höheren Herstellungskosten. Elektromotoren mit geteilten Statoren sind aus der DE 295 22 169 U1 oder GB 2 423 421 A sowie auch unter der Nr. 261739 des Eidgenössischen Amts für geistiges Eigentum bekannt, wobei die Einzelteile der Statoren, Steg und Rückschlussring, aus dem gleichen Material hergestellt sind und die Teilung aus Gründen der Materialreduzierung und/oder günstigerer Wickeltechnik vorgenommen wird.
  • Speziell bei Rollstühlen und Scootern im REHA-Bereich ist die in der Radnabe sitzende Elektromagnet-Bremse oft nur unhandlich und mit Kraftaufwand zu bedienen und ist in der Herstellung durch die spezielle Bedienung sehr aufwendig. Da kein Getriebe zwischen Motor und Rad existiert, benötigt die Bremse ein hohes Bremsmoment und braucht somit einen hohen Haltestrom während der Fahrt um sie offen zu halten. Dies reduziert die Reichweite des Fahrzeugs wesentlich, da der Versorgungsstrom aus der Motorbatterie kommt.
  • Der erfindungsgemäße Außenläufermotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil eines 2- oder mehrfach geteilten Stators, wobei dieser aus einem Rückschlussring aus nichtkornorientiertem Elektroblech mit Aussparungen am Außendurchmesser zur Aufnahme der Stege und den einzelnen Stegen aus kornorientiertem Elektroblech besteht. Der Rückschlussring kann auch in mehrere Segmente mit den gleichen Merkmalen aufgeteilt sein. Sternförmig kornorientiertes Elektroblech ist nicht herstellbar, wogegen die Stege zur Leistungssteigerung aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt werden können. Die Stege müssen so gestanzt oder gelasert werden, dass die Kornorietierung in Längsrichtung der Stege verläuft. Der Ummagnetisierungsverlust von kornorientiertem Elektroblech beträgt 0,73 W/kg und ist somit deutlich besser als bei nichtkornorientiertem Standart-Elektroblech mit 4,1 W/kg. Dadurch kann der Stegquerschnitt bei gleichem Magnetfluss verringert werden, wodurch mehr Volumen zwischen den Stegen entsteht. Mit einer zu berechnenden Kombination von Stegquerschnittreduzierung und größerem Volumen kann durch Verwendung eines dickeren Wickeldrahtes eine bis zu 54% höhere Antriebsleistung erreicht werden. Die Stege selbst können alternativ nochmals in Steg und Stegkopf geteilt sein, wobei der Stegkopf zur besseren magnetischen Leitung aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung bestehen sollte, in der Mitte eine Aussparung zur Aufnahme mit dem Stegpaket hat und für die benötigte Statorlänge hergestellt sein muss. Der Stegkopf wird nach dem Wickeln der Stegpakete mit diesen verklebt.
  • Der erfindungsgemäße Außenläufermotor nach Anspruch 1 mit einer Elektromagnet-Bremse und ohne mechanische Handlüftung hat den Vorteil, dass die Bedienung der Bremse vom Bedienpult aus einfach und leicht zugänglich erfolgen kann. Die Stromversorgung findet durch einen von der Motorbatterie getrennten Stromkreis mit eigener Batterie statt, wobei die Elektronik die Ansteuerung der Stromabsenkung ausführt. Hierdurch entfällt der aufwendige mechanische Aufbau der Handlüftung und es ergibt sich eine zusätzliche Gewichtsersparnis sowie eine wesentlich größere Reichweite des Fahrzeugs. Durch die elektronisch gesteuerte Stromabsenkung nach dem hohen Stromstoß zum Lüften der Bremse, lässt sich der Haltestrom während des Fahrbetriebs um ein Vielfaches absenken, z. B. bei einer Bremse mit 5 Nm Bremsmoment von 16 A auf 0,8 A. Mit minimalen Anpassungsänderungen können handelsübliche Elektro-Magnetbremsen eingesetzt werden.
  • Zu den unter 2. aufgeführten Einsatzbereichen für Niedervolt gibt es im industriellen Bereich mit Netzspannung fast unendlich viele Einsatzmöglichkeiten und zwar als Innenläufer wie auch als Außenläufer: Windgeneratoren, Druckmaschinen, Fördertechnik, Zerspanungsmaschinen, Verpackungsmaschinen, Pumpenantriebe, Rührwerke, Wickelantriebe, Textilmaschinen, pharmazeutische und medizinische elektrisch betriebene Geräte, Torantriebe usw..
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 6 erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Außenläufermotor als Fahrantrieb mit 2-fach geteiltem Stator und einer Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung, bestehend aus Rückschlussring (1) und den eingepressten Stegen (5) mit der Wicklung (14) und dem Stegkopf (6), wobei der Außendurchmesser des Rotors (12) als Felge gestaltet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) aufgeklebt sind. Der Rotor (12) ist mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) verschraubt und stützt sich über die beiden Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) ab. Der Rückschlussring (1) sitzt direkt auf dem geschlossenen Gehäuse (10) der Elektromagnet-Bremse (9) die keine mechanische Handlüftung aufweist. Das Bremsgehäuse (10) ist mit Schrauben (19) mit der Nabe (18) verbunden und besitzt eine 2-seitig wirkende Bremsscheibe (20). Die Nabe (18) dient zur Aufnahme des Antriebs auf einer Welle des Fahrzeugs. Die Stromversorgung des Motors sowie die Stromversorgung und Betätigung der Elektromagnet-Bremse erfolgt über ein mehradriges Versorgungskabel (11) von der Elektronik aus.
  • 2 den Rückschlussring (1) mit Aussparungen (2) am Umfang des Außendurchmessers und die mit Pfeilen dargestellte Nichtkornorientierung des Materials, sowie den 1-teiligen Steg (3) aus kornorientiertem Elektroblech, wobei die benötigte Kornorientierung ebenfalls durch Pfeilrichtung dargestellt ist.
  • 3 ein Segment als Teil eines Rückschlussrings (1), mit der Nichtkornorientierung in Pfeildarstellung und einem 1-teiligen Steg (3) aus kornorientiertem Material. Die Kornorientierung ist ebenfalls mit einem Pfeil dargestellt.
  • 4 einen 2-geteilten Steg (5) aus kornorientiertem Elektroblech mit passendem Gegenstück (4) am Stegfuß zur Aufnahme im Rückschlussring (1), wobei die Korrnorientierung durch Pfeilrichtung dargestellt ist und einer Einsparung (8) an der Stegspitze zur Aufnahme des getrennten Stegkopfs (6). Der Stegkopf (6), bestehend aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung, besitzt in der Mitte eine Aussparung (7) als Gegenstück zur Aufnahme auf der Einsparung (8) des Stegpakets und muss für die benötigte Länge des Statorpakets ausgelegt sein. Der Stegkopf (6) ist in der Draufsicht und einem Schnitt A-A aufgeführt.
  • 5 eine Fertigungsmethode, bei der die kornorientierten Stege (3) (Kornorientierung mit Pfeilen dargestellt) vom Band und durch einen dünnen Steg verbunden am Stück passend für den Außendurchmesser des Rückschlussring (1) hergestellt werden können.
  • 6 eine Fertigungsmethode für die Stegausführung (5), entsprechend der Ausführung von 5
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 29522169 U1 [0002]
    • - GB 2423421 A [0002]

Claims (12)

  1. Außenläufermotor (1) mit einem 2- oder mehrfach geteiltem Stator (2 und 4) und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne mechanische Handlüftung (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit dem A-Lagerschild (21) und B-Lagerschild (15) fest verbunden ist, sich über die Kugellager (16) und (17) auf der Nabe (18) abstützt und das B-Lagerschild (15) über ein Vieleck in die Bremsscheibe (20) eingreift und der Rotor (12) am Außendurchmesser zur Aufnahme eines Trägers ausgebildet ist und am Innendurchmesser die Magnete (13) verklebt sind und der Rückschlussring (1) des 2- oder mehrfach geteilten Stators aus nicht-kornorientiertem Elektroblech und die Stege (5) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind und beide getrennt durch Packetieren auf Statorlänge gebracht werden und der Rückschlussring (1) am Außendurchmesser Aussparungen (2) zur Aufnahme der Stege (5) aufweist und die Stege (5) am Fußende das Gegenstück (4) zur Aussparung (2) des Rückschlussrings (1) besitzen und am Stegkopf eine Einsparung (8) zur Aufnahme des aus Magnetpulver oder einer Magnetpulvermischung bestehenden Stegkopfs (6) aufweisen, der mittig die passende Aussparung (7) zur Aufnahme der Stege (5) hat, für die benötigte Statorlänge ausgelegt ist und mit den Stegpaketen nach Einbringen der Wicklung (14) durch Kleben fixiert wird und die mechanische Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung (9) ein geschlossenes Gehäuse (10) aufweist, auf dessen Außendurchmesser der Rückschlussring (1) mit seinen Stegen (5), Stegkopf (6) und Wicklung (14) als kompletter Stator direkt befestigt wird und die Nabe (18) mit dem Bremsgehäuse (10), durch Schrauben (19) fest verbunden, an einem Fahrzeug drehfest befestigt wird und die Elektronik mit Stromabsenkung für die Bremse über ein mehradriges Versorgungskabel (11) die Stromversorgung des Motors und der Elektromagnet-Bremse (9), wie auch deren Betätigung und Ansteuerung garantiert und die Stromversorgung über einen eigenen, vom Motor getrennten, Stromkreislauf aufweist.
  2. Außenläufermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor als Innenläufer ausgelegt wird.
  3. Außenläufermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) einteilig aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt sind.
  4. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegkopf (6) aus Elektroblech egal welcher Elektroblechgüte gestanzt oder gelasert und paketiert wird.
  5. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlussring aus beliebig vielen Segmenten hergestellt wird.
  6. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend kleine Segmente (3) des Rückschlussringes (1) aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt werden.
  7. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komplettwicklung direkt aufgebracht wird.
  8. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Luftspulen eingesetzt werden.
  9. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen auf Spulenkörpern eingesetzt werden.
  10. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnet-Bremse eine mechanische Handlüftung aufweist.
  11. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Generator hergestellt wird.
  12. Außenläufermotor nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ohne Elektromagnet-Bremse hergestellt und diese durch einen Stator-Träger ersetzt wird.
DE202009009304U 2009-07-07 2009-07-07 Außenläufermotor mit einem 2- oder mehrfach geteilten Stator aus unterschiedlichem Material und einer integrierten Elektromagnet-Bremse ohne Handlüftung Expired - Lifetime DE202009009304U1 (de)

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