DE102005052363A1

DE102005052363A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102005052363A1
Application number: DE102005052363A
Authority: DE
Inventors: Christian Lavall
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-03
Also published as: JP2009515496A; WO2007051684A1; EP1977498A1; KR20080077122A; US20090026857A1

Abstract

Der Elektromotor weist einen Rotor (1), mindestens zwei Magnetsegmente (2, 2') sowie ein Gehäuse (3) auf. Um das Gehäuse (3) ist eine Manschette (6) aus Kunststoff angeordnet, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung (6') aufweist. Um die Manschette (6) ist ein becherförmiger Außendeckel (7) angeordnet, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung (6') anliegt. Der becherförmige Außendeckel (7) weist einen Kühlmitteleintritt (8) und einen Kühlmittelaustritt (9) auf. Gegenstand ist ferner die Verwendung des Elektromotors zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor sowie auf eine Verwendung des Elektromotors.

Elektromotoren sind bekannt. In der DE 102 26 976 A1 wird ein Elektromotor mit einem mehrpoligen Rotor und einem mehrpoligen Stator beschrieben. Der Elektromotor ist von Statorwicklungen umgebenen, radial zum Rotor weisenden Statorpolen versehen. Zwischen dem Stator und Rotor ist eine sich mindestens über die Länge des Rotors erstreckende, starre Isolierhülse angeordnet, die radial zum Rotor angeordnete Vorsprünge aufweist, wobei jeweils ein Vorsprung zwischen zwei benachbart angeordneten Statorpolen angeordnet ist. Bei dem Einsatz von Elektromotoren unterschiedlicher Bauart ist es in der Regel nachteilig, dass im Betrieb eine Motorwärme entsteht, die entsprechend abzuführen ist. In der Regel geschieht dies über die Umgebungsluft, wobei jedoch in vielen Fällen nicht verhindert werden kann, dass es zu nachteiligen Wärmestaus kommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die anfallende Motorwärme relativ schnell aus dem Bereich des Motors abzuführen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine spezielle Verwendung des Elektromotors zu schaffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit einem Rotor, mindestens zwei Magnetsegmenten und einem Gehäuse gelöst, bei dem um das Gehäuse eine Manschette aus Kunststoff angeordnet ist, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung aufweist, und bei dem um die Manschette ein becherförmiger Außendeckel angeordnet ist, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt aufweist. Die Manschette aus Kunststoff kann beispielsweise aus Polyamid gefertigt sein. Sie wird beispielsweise auf das Gehäuse aufgezogen oder an das Gehäuse angespritzt. Der Kunststoff kann Kohlefaseranteile oder andere Füllstoffe enthalten. Der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung kann im Querschnitt verschiedenartig ausgebildet sein. Er erstreckt sich in Längsrichtung des Motors, wobei zu gewährleisten ist, dass er an der Innenseite des becherförmigen Außendeckels anliegt, wobei eine Dichtwirkung zu erreichen ist. Der becherförmige Außendeckel weist einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt auf, wobei als Kühlmittel beispielsweise wässrige Lösungen eingesetzt werden können. Durch die Anordnung des mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprungs bildet sich zwischen der Manschette und dem becherförmigen Außendeckel im Bereich des mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprungs ein Strömungsraum für das Kühlmittel aus, wobei sichergestellt ist, dass die Manschette aus Kunststoff nahezu gleichmäßig von Kühlmittel umspült wird. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich die Motorwärme relativ schnell aus dem Bereich des Elektromotors abführen lässt, wenn die Manschette aus Kunststoff derart mit Kühlmittel umspült wird. Die nachteiligen Wärmestaus infolge der nur langsamen Wärmeabfuhr an die Umgebungsluft werden dabei vollständig vermieden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Manschette aus Kunststoff einen metallhaltigen Füllstoff enthält. Dies begünstigt die Wärmeabfuhr in vorteilhafter Weise, wobei als Metalle beispielsweise Kupfer oder Silber eingesetzt werden können. Als metallhaltiger Füllstoff kommen neben Metallverbindungen somit auch Reinmetalle zum Einsatz, die beispielsweise in Form von Blättchen oder Scheiben in den Kunststoff eingearbeitet werden. Ferner ist es besonders vorteilhaft möglich, den Kunststoff mit einem Glasfaserzusatz zu versehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorsprung beidseitig abgeschrägt ausgebildet, wobei der Neigungswinkel α zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt. Diese konstruktive Ausgestaltung des Vorsprungs gewährleistet einen Betrieb für vielerlei Einsatzzwecke und vereinfacht die Fertigung des Elektromotors, so dass eine Serienfertigung auf relativ einfache Weise realisiert werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Höhe H des Vorsprungs zwischen 1 und 2 mm beträgt. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise ein relativ guter Strömungsquerschnitt erzielt, wobei gleichzeitig der erforderliche Bauraum optimiert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung angeordnet, der sich vom Kühlmitteleintritt zum Kühlmittelaustritt erstreckt. Dabei ist vorteilhaft, dass die Manschette aus Kunststoff auf einfache Weise serienmäßig gefertigt werden kann und gleichzeitig eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über die Längsseite des Elektromotors sichergestellt wird.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der becherförmige Außendeckel aus Aluminium und das Gehäuse aus Stahl bestehen. Der becherförmige Außendeckel kann dadurch in besonders vorteilhafter Weise in einem Gießverfahren serienmäßig hergestellt werden, wobei gleichzeitig das Gehäuse als Rückschlussring wirken kann. So kann auf die zusätzliche Anordnung eines Rückschlussringes in besonders vorteilhafter Weise verzichtet werden.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des Elektromotors zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen. Gerade bei Elektromotoren, die Nockenwellen in Kraftfahrzeugen antreiben, ist die bisherige Abfuhr der Motorwärme problematisch. Dieses Problem lässt sich besonders vorteilhaft durch die Ausbildung des Strömungsraums lösen, wobei als Kühlmittel in besonders vorteilhafter Weise Wasser aus dem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs entnommen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1, 2) näher und beispielhaft erläutert.
1 zeigt den Elektromotor ohne Kommutator im Längsschnitt.
2 zeigt das Detail A gemäß 1 in vergrößerter Darstellung.
In 1 ist der Elektromotor ohne Kommutator im Längsschnitt dargestellt, der einen Rotor 1, zwei Magnetsegmente 2, 2' und ein Gehäuse 3 aufweist. Um das Gehäuse 3 ist eine Manschette 6 aus Kunststoff angeordnet, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung 6' aufweist. Um die Manschette 6 ist ein becherförmiger Außendeckel 7 angeordnet, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung 6' anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel 7 einen Kühlmitteleintritt 8 und einen Kühlmitteleintritt 9 aufweist. Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser aus dem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, sofern der Elektromotor zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Das Kühlmittel durchströmt dann den Kühlmitteleintritt 8 und den Kühlmittelaustritt 9 in Pfeilrichtung. Der Rotor 1 ist dabei über die Welle 4 drehbar gelagert, wobei als Lager ein Kugellager 5 dient. Als mindestens ein spiralförmig verlaufender Vorsprung 6' ist dabei ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung 6' angeordnet, der sich vom Kühlmitteleintritt 8 zum Kühlmittelaustritt 9 erstreckt. Durch die Anordnung des Vorsprungs 6' ist sichergestellt, dass nahezu die gesamte Außenfläche der Manschette 6 über die Längsrichtung des Elektromotors mit Kühlmittel umspült wird. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung bestehen der becherförmige Außendeckel 7 aus Aluminium und das Gehäuse 3 aus Stahl, was sich ebenfalls vorteilhaft für die Abfuhr der Motorwärme auszeichnet. Dies wird zusätzlich durch die Einarbeitung eines metallischen Füllstoffs in den Kunststoff der Manschette 6 begünstigt.
In 2 ist das Detail A gemäß 1 vergrößert dargestellt. Die Höhe H des Vorsprungs 6' liegt im Bereich zwischen 1 und 2 mm. Dies hat sich für vielerlei Einsatzzwecke besonders vorteilhaft bewährt. Das Verhältnis des mittleren Abstands a zur Höhe H liegt in besonders vorteilhafter Weise zwischen 1,9 und 2,2. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der spiralförmig verlaufende Vorsprung beidseitig abgeschrägt ausgebildet ist, wobei der Neigungswinkel α zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt. Unter dem Neigungswinkel α ist dann jeweils der kleinste Winkel zwischen der Längsachse beziehungsweise einer ihrer Parallelen und der abgeschrägten Außenseite des Vorsprungs anzusehen. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel optimiert, was zu einer besonders vorteilhaften Abfuhr von Motorwärme führt.

Claims

Elektromotor mit einem Rotor (1), mindestens zwei Magnetsegmenten (2, 2') und einem Gehäuse (3), bei dem um das Gehäuse (3) eine Manschette (6) aus Kunststoff angeordnet ist, die auf ihrer Außenseite mindestens einen spiralförmig verlaufenden Vorsprung (6') aufweist, und bei dem um die Manschette (6) ein becherförmiger Außendeckel (7) angeordnet ist, an dessen Innenseite der mindestens eine spiralförmig verlaufende Vorsprung (6') anliegt, wobei der becherförmige Außendeckel (7) einen Kühlmitteleintritt (8) und einen Kühlmittelaustritt (9) aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 1, bei dem die Manschette (6) aus Kunststoff einen metallhaltigen Füllstoff enthält.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Vorsprung (6') beidseitig abgeschrägt ausgebildet ist, wobei der Neigungswinkel α zur Längsachse im Bereich von 50° bis 90° liegt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Höhe H des Vorsprungs (6') zwischen 1 und 2 mm beträgt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein einziger spiralförmig verlaufender Vorsprung (6') angeordnet ist, der sich vom Kühlmitteleintritt (8) zum Kühlmittelaustritt (9) erstreckt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der becherförmige Außendeckel (7) aus Aluminium und das Gehäuse (3) aus Stahl bestehen.
Verwendung des Elektromotors nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Betätigung von Nockenwellen in Kraftfahrzeugen.