Bezeichnung der Erfindung: Gleichstrom-Elektromotor und dessen Verwendung als Antrieb einer Heckklappe

Technisches Gebiet

[1] Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Elektromotor für den Antrieb einer Heckklappe eines Fahrzeugs, wobei der Gleichstrom-Elektromotor einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des Gleichstrom-Elektromotors als Antrieb einer Heckklappe eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

[2] Heckklappen von Fahrzeugen können mit Motoren ausgestattet sein, welche die Heckklappe automatisch heben und senken. Damit die Heckklappe, wenn sie geöffnet ist, nicht von allein, das heißt, durch ihre eigene Gewichtskraft getrieben, wieder herunterfällt, sind die Halterungen oft mit Feststell-, Halte- oder Bremselementen versehen, welche der Gewichtskraft der Heckklappe entgegenwirken. Alternativ kann die Heckklappe durch die Motorbremskraft des Heckklappenmotors gehalten werden, wenn diese denn hinreichend Kraft aufbringen kann.

[3] Die US 10 720 800 B2 offenbart einen bürstenlosen Motor mit einem Außenläufer. Der Statorkern umfasst umlaufend angeordnete Polschuhe, die sich unterschiedlich weit in Umlaufrichtung erstrecken. Dadurch verändert sich der Anteil der Flächen zwischen Polschuh und Rotorpol abhängig von dem jeweiligen Polschuh des Stators.

[4] Die GB 2 294 161 A beschreibt einen nicht-magnetischen Rotor für einen Gleichstrom-Elektromotor mit radial angeordneten magnetischen Elementen. Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Elemente hängen von dem Material der Teilstücke der magnetischen Elemente ab. Durch eine entsprechende Wahl können so die magnetischen Eigenschaften der Elemente und damit das Verhalten des Rotors beeinflusst werden. Der Motor kann insbesondere als Schrittmotor verwendet werden.

[5] Die WO 2013 / 150 048 A2 betrifft einen Elektromotor mit Außenläufer und verbessertem Anfahrverhalten, bei dem nur der Stator in Umfangsrichtung asymmetrisch ausgestaltet ist. Die Asymmetrie wird durch eine physische Manipulation von Polschuhen des Stators realisiert.

[6] Aus der US 20006 197478 A1, der US 2011 148239 A1 und der US 2012 256 514 A1 sind je ein Rotor-Stator-Paar bekannt, bei dem eine asymmetrische magnetische Wechselwirkung durch einen Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator mit wechselnder Breite realisiert ist.

[7] Die DE 3632 509 A1 offenbart einen Gleichstrommotor mit einem Rotor, der einen Permanentmagnet mit am Umfang abwechselnd eingesetzt magnetischen Polen und einen Stator, der am Umfang in gleichen Winkelabständen angeordnete Polteile umfasst. Die überstehenden Polteile des Stators umfassen in Umfangsrichtung abwechselnd breitere und schmalere Polschuhteile, die teilweise abgetrennt oder ausgespart sind.

Technische Aufgabe

[8] Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstrom-Elektromotor für eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welcher ein erhöhtes Haltemoment aufweist, das hinreichend groß ist, um die Gewichtskraft der Heckklappe in einem geöffneten Zustand, insbesondere in jedem vollständig oder teilweise geöffneten Zustand, zu tragen, sodass etwaige Feststell-, Halte- oder Bremselemente im Motor eingespart werden können.

Technische Lösung

[9] Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.

[10] In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Gleichstrom-Elektromotor für den Antrieb einer Heckklappe eines Fahrzeugs, wobei der Gleichstrom-Elektromotor einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor relativ zu dem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Der Rotor und/oder der Stator weisen zumindest ein magnetisches Asymmetriemittel zum Erzeugen einer asymmetrischen magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem Stator auf. Der Rotor und der Stator sind dazu ausgebildet, relativ zueinander erste Positionen und zweite Positionen einnehmen zu können, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator in einer der ersten Positionen aufgrund des Asymmetriemittels ein höheres Haltemoment wirkt als in einer der zweiten Positionen. [11] Ein Gleichstrom-Elektromotor, auch als Gleichstrommotor, Kommutatormotor oder Kommutatormaschine bezeichnet, ist eine Maschine, die mit Gleichstrom betrieben wird. Der Gleichstrom-Elektromotor umfasst einen unbeweglichen Stator und einen relativ zu dem Stator um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor. Der Rotor kann innerhalb des Stators gelagert sein, sodass der Stator als Joch in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist. Alternativ kann der Rotor um den Stator herum als sogenannter Außenläufer ausgebildet sein.

[12] Der Stator erzeugt ein magnetisches Feld (Statorfeld), das auf den Rotor bzw. Teile dessen wirkt. Dadurch wird über die Lorenzkraft ein Drehmoment erzeugt, welches wiederum den Motor in Bewegung versetzt. Die Drehzahl des Motors kann über die Stärke des magnetischen Felds geregelt werden. Um die Bewegung des Rotors zu vermindern, wird das Statorfeld so geschaltet, dass das erzeugte Drehmoment der Drehbewegung entgegenwirkt.

[13] Als das Haltemoment wird das Drehmoment bezeichnet, das nötig ist, um einen Rotor aus der Ruhe in Bewegung zu setzen.

[14] Die ersten Positionen sind die Positionen, in denen zwischen dem Rotor und dem Stator ein besonders hohes Haltemoment wirkt. Das bedeutet, dass eine höhere Kraft auf den Motor einwirken muss, um den Rotor aus der Ruhe in Gang zu setzen, wenn sich dieser in einer der ersten Positionen befindet. Je nach Anzahl der verbauten Magnete und der Symmetrie des Aufbaus des Rotors bzw. des Stators kann der Motor mehrere dieser ersten Positionen aufweisen.

[15] Ferner kann das Haltemoment in den ersten Positionen auch als lokal maximales Haltemoment ausgebildet sein. Das bedeutet, dass das Haltemoment in einer der ersten Positionen geringer als das Haltemoment in einer anderen der ersten Positionen sein kann. Mathematisch ausgedrückt bildet das Haltemoment in den ersten Positionen in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rotors lokale Maxima. Das Haltemoment einer bestimmten Position ist direkt abhängig von den magnetischen Eigenschaften der im Rotor und/oder im Stator verwendete Materialien und deren physischer Ausgestaltung.

[16] Die zweiten Positionen sind die Positionen, die nicht eine der ersten Positionen sind. Das bedeutet, dass das Haltemoment in den zweiten Positionen geringer ist als in den benachbarten ersten Positionen.

[17] Das Haltemoment wird erhöht, indem der Rotor und/oder der Stator mit einem Asymmetriemittel ausgestattet sind. Das Asymmetriemittel bewirkt, dass der Rotor, der sich im Statorfeld bewegt, nicht gleichmäßig in allen Positionen, sondern dem Asymmetriemittel entsprechend in den ersten Positionen besonders stark mit dem Statorfeld wechselwirkt. Durch das Asymmetriemittel versucht der Rotor automatisch eine der ersten Positionen einzunehmen. Nur wenn das erzeugte Drehmoment größer als das Haltemoment ist, bleibt der Rotor in Bewegung.

[18] Üblicherweise werden Elektromotoren so betrieben, dass das Haltemoment bzw. die Haltemomente in verschiedenen Positionen möglichst gering sind, damit die Bewegung leicht in Gang gesetzt oder aufrechterhalten werden kann. Motoren mit großen Haltemomenten weisen eine weniger gleichmäßige Bewegung des Rotors auf. Je größer das Haltemoment ist, desto höher ist in der Regel auch die benötigte Leistung für den Betrieb des Motors und die Vibrations- und Geräuschentwicklung beim Betrieb des Motors.

[19] Motoren mit geringem Haltemoment benötigen zum Feststellen eine Bremse oder eine beliebige Form eines haltekrafterzeugenden Haltemittels. Erst wenn das Haltemittel gelöst wird, sind die Bewegung des Rotors und damit der Betrieb des Motors wieder möglich.

[20] Der vorgeschlagene Gleichstrom-Elektromotor besitzt aufgrund des Asymmetriemittels ein höheres Haltemoment. Das Haltemoment kann über das Asymmetriemittel so eingestellt werden, dass das Haltemoment hinreichend groß ist, um das Gewicht einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs in einem geöffneten Zustand, insbesondere in jedem vollständig oder teilweise geöffneten Zustand, zu tragen.

[21] In vorteilhafter Weise können durch das erhöhte Haltemoment etwaige Halte-, Feststell- oder Bremselemente entfallen, was die Konstruktion des Elektromotors für die Heckklappe vereinfacht und dessen Produktionskosten senkt.

[22] Vorzugsweise ist das Asymmetriemittel so konfiguriert, dass das Haltemoment die Heckklappe nur „gerade so“ halten kann, sodass der Nutzer des Fahrzeugs bzw. der Heckklappe oder der Motor selbst nur einen geringen Kraftaufwand benötigt, um die Bewegung der Heckklappe in Gang zu setzen und das Haltemoment des Motors zu überwinden.

[23] „Gerade so“ bedeutet insbesondere, dass das Haltemoment des Motors 10 %, vorzugsweise 5 % und besonders bevorzugt 2 % über dem Wert liegt, der nötig wäre, um die Gewichtskraft der Heckklappe auszugleichen. [24] In vorteilhafter Weise verhindert ein Überschuss des Haltemoments, dass die Heckklappe ungewollt in Bewegung versetzt wird und Schäden an Personen, dem Fahrzeug oder anderen Gegenständen verursacht.

Beschreibung der Ausführungsarten

[25] In einer Ausführungsform umfasst das Asymmetriemittel eine physische Manipulation des Rotors oder eines Teils davon. Das Asymmetriemittel kann insbesondere umfassen, dass der Rotor oder Teile davon asymmetrisch ausgestaltet sind. Beispielsweise kann in einen Polschuh eines Nutläufers eine Aussparung eingearbeitet und/oder ein Teil des Polschuhs unter- oder abgeschnitten sein.

[26] In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Rotor mehrere Polschuhe, von denen manche asymmetrisch zu einer Spiegelachse sind, die mittig durch den jeweiligen Nutläufer verläuft, wobei unterschiedliche Polschuhe in Umlaufrichtung am Rotor angeordnet sind. Ferner können unterschiedliche Polschuhe zur Rotationsachse rotationssymmetrisch angeordnet sein, wobei ein Teil der Polschuhe selbst asymmetrisch zu einer mittig durch den jeweiligen Nutläufer angeordneten Spiegelachse ist.

[27] In einerweiteren Ausführungsform umfasst das magnetische Asymmetriemittel eine physische Manipulation des Stators oder eines Teils davon. Beispielsweise umfasst der Stator zwei oder mehr Magnete, die insbesondere als Elektromagnete ausgebildet sind. Die Magnete können jeweils unterschiedlich und insbesondere asymmetrisch ausgestaltet sein. Ferner können unterschiedliche Magnete rotationssymmetrisch am Stator angebracht sein. Das magnetische Asymmetriemittel kann beispielsweise durch eine Aussparung, eine Unterschneidung oder eine sonstige Deformierung der Magnete oder der Pole der Magnete realisiert sein.

[28] Das Asymmetriemittel kann ferner dadurch realisiert sein, dass die Breite eines zwischen dem Rotor und dem Stator befindlichen Luftspalts nicht konstant für den Umlauf des Rotors ist. Beispielsweise kann der Luftspalt in den ersten Positionen kleiner sein, sodass die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem Stator in den ersten Positionen stärker ist und diese die Haltepositionen des Motors bilden.

[29] In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Asymmetriemittel eine exzentrische Lagerung des Rotors. [30] In vorteilhafter Weise ist die physische Manipulation des Rotors, des Stators oder von Teilen davon in einfacher und kostengünstiger Weise zu realisieren. Beispielsweise lassen sich nach einer einheitlichen Herstellung mehrerer gleicher Teile oder nach der Herstellung eines rotationssymmetrischen Teils physische Manipulationen in Form einer Nachbearbeitung vornehmen. Die Nachbearbeitung kann beispielsweise ein Abschneiden, Unterschneiden, Abschleifen, Absagen oder andere Bearbeitungsmethoden umfassen, um den Rotor, den Stator oder Teile davon physisch zu manipulieren. Unter solche Bearbeitungsmethoden können beispielsweise auch das Bohren von Löchern, beispielsweise auch Langlöchern oder das Einbringen anders geformter Hohlräume in das Material des Rotors oder des Stators verstanden werden.

[31] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor aus einer Vielzahl von Blechen zusammengesetzt. Das Asymmetriemittel kann umfassen, dass nicht alle Bleche gleich ausgebildet sind, sondern unterschiedliche Bleche verwendet werden. Ferner können beispielsweise die Bleche für einen Rotor vor dem Zusammenfügen in eine Form gebracht werden, die das Asymmetriemittel realisiert.

[32] In einerweiteren Ausführungsform umfasst das Asymmetriemittel eine Inhomogenität des Materials und der magnetischen Eigenschaften des Rotors oder eines Teils davon. Die Inhomogenität des Materials kann insbesondere durch unterschiedliche Legierungen innerhalb des Rotors oder in Teilen davon realisiert sein.

[33] Vorzugsweise wird Eisen als Material für den Rotor bzw. für die Bleche des Rotors verwendet. Der Rotor kann beispielsweise als Blechpaketläufer aus, insbesondere gestanzten, Eisenblechen ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Rotor eine Vielzahl an Polschuhen aufweisen, wobei ein Teil der Vielzahl von Polschuhen aus einem anderen Material oder aus einer anderen Legierung oder einer anderen Legierungszusammensetzung besteht als der übrige Teil des Rotors. Beispielsweise kann der Rotor einen Kern aus reinem Eisen haben, wobei ein Teil seiner Polschuhe aus einer Eisen-Zinn-Legierung mit einem Anteil von beispielsweise 5 Gew.-% Zinn besteht.

[34] Vorzugsweise kann als Legierungsmaterial ein Material verwendet werden, dass andere magnetische Eigenschaften hat als das Grundmaterial. Beispielsweise kann das Grundmaterial des Rotors Eisen sein, an das Polschuhe aus Eisen und Polschuhe aus einer Eisen-Aluminium-Legierung angebracht werden. Aluminium als nicht magnetisches Material beeinflusst die magnetische Wechselwirkung der betreffenden Polschuhe mit dem Stator. Durch die Verwendung von Polschuhen aus Eisen und Polschuhen aus einer Eisen-Aluminium-Legierung wechselwirken die Polschuhe mit dem Stator unterschiedlich, wodurch für die magnetisch wechselwirkungsfreudigeren Polschuhe ein höheres Haltemoment erzeugt wird als für die anderen Polschuhe.

[35] In einerweiteren Ausführungsform umfasst das Asymmetriemittel eine Inhomogenität des Materials oder der magnetischen Eigenschaften des Stators oder von Teilen davon. Beispielsweise können Elektromagnete mit Kernen aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften gebildet sein. Insbesondere kann einer oder können mehrere der Magnete aus einem anderen Material oder einer anderen Legierung geformt sein als die übrigen Magnete des Stators.

[36] In vorteilhafter Weise können die magnetischen Eigenschaften durch die Wahl des Materials bzw. dessen genaue Zusammensetzung sehr fein eingestellt werden, sodass das Haltemoment des Motors genau auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann.

[37] In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Rotor und/oder der Stator zumindest zwei Polschuhe, wobei das Asymmetriemittel in einem oder in einem Teil der Polschuhe positioniert ist. Insbesondere kann das Asymmetriemittel eine physische Manipulation und/oder eine Inhomogenität des Materials der Polschuhe umfassen. Beispielsweise kann der Motor als Zwei-Magnet-Motor mit vier, sechs oder zehn Nutläufern oder als Vier-Magnet-Motor mit vier, sechs oder zehn Nutläufern ausgebildet sein, wobei sich von jedem Nutläufer ein Polschuh einseitig oder zweiseitig in Umlaufrichtung erstreckt. Beispielsweise kann ein Teil der Polschuhe asymmetrisch zu einer Symmetrieachse des jeweiligen Nutläufers ausgeformt sein und/oder ein anders magnetisch wechselwirkendes Material umfassen als die anderen Polschuhe.

[38] In vorteilhafter Weise kann durch die Kombination einer physischen Manipulation und einer entsprechenden Wahl der Materialien bzw. Legierungen die Einstellung der gewünschten magnetischen Wechselwirkung weiter präzisiert werden.

[39] In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Gleichstrom-Elektromotor zumindest zwei Magnete, insbesondere zwei Elektromagnete, wobei das Asymmetriemittel durch eine asymmetrische Schaltung zumindest einer der Magnete realisiert ist.

[40] Beispielsweise kann ein einzelner Magnet oder können mehrere der Magnete des Stators und/oder des Rotors anders angesteuert werden als die Übrigen, sodass das durch diesen Magnet oder diese Magnete ein anderes Magnetfeld erzeugt wird, welches wiederum das Haltemoment des Motors beeinflusst. Insbesondere kann der oder die anders angesteuerten Magnete phasenverschoben bestromt oder mit einer anderen Stromstärke angesteuert werden.

[41] In vorteilhafter Weise kann durch die asymmetrische Schaltung der Magnete oder des Magnets ein Elektromotor mit einem höheren Haltemoment betrieben werden, ohne dass dieser einer baulichen Änderung bedarf.

[42] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Gleichstrom-Elektromotor ein Vier-Magnet-Motor mit sechs Nutläufern. Jeder der Nutläufer besitzt einen Polschuh, der sich am radialen Ende des jeweiligen Nutläufers einseitig oder zweiseitig in Umfangsrichtung aus dem Nutläufer heraus erstreckt. Die Asymmetriemittel sind in dieser Ausführungsform als mechanische Manipulation, insbesondere als asymmetrische Abschrägung, eines Teils der Polschuhe ausgestaltet. Der Rotor einschließlich der Nutläufer und der Polschuhe kann vorzugsweise rotationssymmetrisch sein.

[43] In einerweiteren Ausführungsform können einige oder alle voran genannten Formen der Asymmetriemittel miteinander in einem Gleichstrom-Elektromotor beliebig kombiniert werden, um das Haltemoment des Motors den Anforderungen des Fahrzeugs bzw. der Heckklappe des Fahrzeugs zu genügen. Beispielsweise können sowohl Stator als auch Rotor mit Asymmetriemitteln ausgestattet sein, die als physische Manipulation des Stators, des Rotors und/oder jeweils von Teilen davon ausgebildet sind. Ferner können der Stator und/oder der Rotor aus inhomogenem Material bzw. Legierungen gefertigt sein, sodass das Asymmetriemittel - neben der physischen Manipulation - durch unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften gebildet wird. Schließlich kann das Asymmetriemittel zusätzlich eine asymmetrische Steuerung der Magnete umfassen.

[44] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des voran beschriebenen Gleichstrom-Elektromotors als Antriebsmotor, insbesondere eines Spindelantriebs, für eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei der Gleichstrom-Elektromotor und das Asymmetriemittel so ausgestaltet sind, dass das Haltemoment des Gleichstrom- Elektromotors größer oder gleich dem, insbesondere maximalen, Drehmoment ist, das die Heckklappe durch ihr Eigengewicht auf den Antrieb und insbesondere den Rotor erzeugt, um ein durch das Eigengewicht der Heckklappe verursachtes Absenken der Heckklappe zu verhindern. [45] In vorteilhafter Weise können durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Elektromotors Feststell-, Halte- oder Bremskomponenten des Antriebs eingespart werden, da der Motor durch sein eigenes Haltemoment die Heckklappe in einem geöffneten Zustand, insbesondere in jedem vollständig oder teilweise geöffnetem Zustand, halten kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[46] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung und anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Gegenstände dargestellt sind. Merkmale, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Merkmale nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.

[47] Figur 1A zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Gleichstrom-Elektromotors;

[48] Figur 1 B zeigt den Gleichstrom-Elektromotor aus Figur 1 , der eine der ersten Positionen eingenommen hat.

[49] Figur 2 zeigt den Verlauf des Haltemoments über den Drehwinkel für einen Gleichstrom-Elektromotor ohne Asymmetriemittel;

[50] Figur 3 zeigt den Verlauf des Haltemoments über den Drehwinkel für einen Gleichstrom-Elektromotor gemäß Figur 1A und Figur 1B;

Fig.lA

[51] Figur 1A zeigt eine schematische Darstellung eines Gleichstrom-Elektromotors 100, der als Vier-Magnet-Motor mit sechs Nutläufern 110 ausgestaltet ist. Der Gleichstrom-Elektromotor umfasst einen Rotor 102 und einen Stator, welcher in dieser Darstellung die Magnete 104 umfasst. Der Rotor ist relativ zu dem Stator drehbar um die Rotationsachse 106 gelagert.

[52] Ferner ist der dargestellte Gleichstrom-Elektromotor 100 vorzugsweise mit zusätzlichen Hilfsmagneten 108 ausgestattet, welche die Laufeigenschaften des Motors verbessern.

[53] Der Rotor 102 ist zur Rotationsachse 106 rotationssymmetrisch ausgestaltet. An jedem radialen Ende der Nutläufer 110 ist ein Polschuh 112 positioniert, der sich in Umfangsrichtung aus dem Nutläufer 110 in beide Richtungen erstreckt. [54] Vier der sechs Nutläufer 110 sind mit einem Polschuh 112 ausgestattet, der ein Asymmetriemittel 114 aufweist. Jeweils zwei der Polschuhe 112 sind gleich ausgestaltet, sodass in dem dargestellten Gleichstrom-Elektromotor 100 drei Arten von Polschuhen 112 verbaut sind. Die erste Art umfasst Polschuhe 112a, die kein Asymmetriemittel 114 aufweisen. Die erste Art Polschuhe 112a ist symmetrisch zu einer Spiegelachse ausgestaltet, die sich von der Rotationsachse 106 aus radial durch den jeweiligen Nutläufer erstreckt. Die zweite Art umfasst Polschuhe 112b, die ein Asymmetriemittel 114 aufweisen, das in Umfangsrichtung einseitig ausgebildet ist. Die dritte Art umfasst Polschuhe 112c, die ein Asymmetriemittel 114 aufweisen, dass in Umfangsrichtung einseitig ausgebildet ist, sich jedoch auf der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seite des Nutläufers 110 befindet als die Asymmetriemittel 114 der Polschuhe 112b.

[55] Die Asymmetriemittel 114 sind in der dargestellten Ausführungsform als einseitige Verkürzung der Polschuhe 112b, 112c ausgestaltet. Ferner ist die dem Stator zugewandte Seite der Polschuhe 112b, 112c durch die Asymmetriemittel 114 abgeschrägt. Grundsätzlich sind auch andere Asymmetriemittel vorstellbar, die in dieser Darstellung nicht dargestellt sind. Beispielsweise könnten die Polschuhe 112b, 112c aus anderen Materialien oder Legierungen bestehen als die Polschuhe 112a. Ferner könnten die Polschuhe 112b, 112c Bohrungen oder Hohlräume aufweisen, welche die magnetischen Eigenschaften der Polschuhe 112b, 112c beeinflussen. In einerweiteren Ausführungsform könnten die Nutläufer unterschiedlich lang sein, sodass der Luftspalt zwischen den Polschuhen 112b, 112c und den Magneten geringer oder größer ist als der Luftspalt zwischen den Polschuhen 112a und den Magneten 104.

[56] Durch die reduzierte Ausdehnung der Polschuhe 112b, 112c und den an der Position der Asymmetriemittel 114 zwischen den Polschuhen 112b, 112c und den Magneten 104 befindlichen verbreiterten Luftspalt ist der magnetische Fluss zwischen dem Rotor und dem jeweiligen Magneten an den Polschuhen 112b, 112c mit dem Asymmetriemittel 114 vermindert. Der Rotor 102 wird daher in Ruhe eine Position bevorzugen, in welcher der magnetische Fluss der Magnete durch den Rotor maximal ist. Der starke magnetische Fluss durch die Polschuhe 112a erzeugt ein Haltemoment, dass den Rotor in einer dieser bevorzugten Positionen festhält. Diese Positionen sind die zuvor als erste Positionen bezeichneten Positionen.

Fig.lB [57] Figur 1 B zeigt den Gleichstrom-Elektromotor 100 aus Figur 1A, der sich in eine der ersten Positionen bewegt hat. In der Darstellung sind die Pole der seitlichen Magnete 104 als Nordpole und die Pole der Magnete 104 oben und unten als Südpole dargestellt. Die Konfiguration der Magnete 104 ist beispielhaft und könnte auch andersherum sein. Sie dient lediglich dem Verständnis der Erfindung.

[58] In der in Figur 1 B dargestellten Position ist der Rotor 102 so ausgerichtet, dass der magnetische Fluss 120 durch den Rotor maximal ist. Dabei sind die Polschuhe erster Art 112a mittig vor den seitlichen Magneten 104 gelegen. Die Polschuhe zweiter Art 112b und die Polschuhe dritter Art 112c sind jeweils vor den oberen und unteren Magneten 104 gelegen, wobei die Asymmetriemittel 114 jeweils den Nordpolmagneten zugewandt sind. Die Asymmetriemittel 114 wirken in dieser Konfiguration wie ein Fokus für die magnetischen Feldlinien 120, die durch die Nutläufer hin zu den Südpolen führen. Die Asymmetriemittel 114 vergrößern die Distanz zwischen den Polschuhen und den Nordpolmagneten, sodass der magnetische Fluss von den Nordpolen über die Asymmetriemittel 114 geringer ist als der magnetische Fluss von den Nutläufern 110 zu den Südpolmagneten.

[59] Ohne die Asymmetriemittel 114 würde der magnetische Fluss, repräsentiert durch die Feldlinien 120, sehr viel leichter, das bedeutet ohne großen Kraftaufwand, von einem Nutläufer zum anderen wechseln können, was den Motor gleichmäßiger laufen ließe. Der Verlauf des Haltemoments eines solchen Motors ohne Asymmetriemittel ist in Figur 2 dargestellt.

[60] Aufgrund der Konfiguration mit vier Magneten 104 hat ein Gleichstrom-Elektromotor 100 aus den Figuren 1A und 1 B vier gleichwertige erste Positionen, in denen die Polschuhe 112a einem der Magnete 114 zugewandt sind. In Ausführungsformen mit zwei Magneten 104 gäbe es zwei erste Positionen, in Ausführungsformen mit sechs Magneten gäbe es sechs erste Positionen und so fort. Die Anzahl der ersten Positionen entspricht daher in dieser und ähnlichen Konfigurationen der Anzahl der verwendeten Magnete 104.

Fig.2

[61] Figur 2 zeigt den Verlauf des Haltemoments M eines Gleichstrom-Elektromotors 100 mit vier Magneten 104 ohne Asymmetriemittel 114 über die Phase (p. Der Verlauf beschreibt eine gleichmäßig verlaufende Sinus- oder Cosinus-Kurve. Hier dargestellt ist eine um -90° verschobene Sinuskurve über die ganze Phase cp, das bedeutet eine volle Umdrehung oder 360° des Rotors 102. Durch die vier Magnete ergeben sich jeweils vier Maxima und Minima. Die Flanken der Punkte, an denen das Haltemoment besonders hoch ist, sind gleichmäßig und stetig, was in einem gleichmäßigen Betrieb eines entsprechenden Motors resultieren würde. Der Rotor 102 eines solchen Motors würde leicht von einer Stellung in die Nächste wechseln können, was normalerweise bevorzugt ist, da so geringe Leistungsverluste und eine geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs des Motors realisiert werden.

Fig.3

[62] Figur 3 zeigt den Verlauf des Haltemoments M über die Phase (p des Gleichstrom- Elektromotors 100 aus Figur 1A und 1B. Durch das Asymmetriemittel 114 ist der Verlauf der Haltemoment-Kurve aus einem Sinus- oder Cosinus zu einer anderen periodischen Funktion verzerrt. Die den vier Magneten zuordenbaren vier ersten Positionen A sind jeweils die Punkte mit dem höchsten Haltemoment M.

[63] Die Flanken der Haltemoment-Kurve um die ersten Positionen A herum sind im Vergleich zu dem in Figur 2 dargestellten Verlauf steiler, die Amplitude des Haltemoments M dafür höher. Der Verlauf zwischen zwei ersten Positionen A resultiert aus der speziellen Ausgestaltung der Asymmetriemittel 114 aus den Figuren 1A und 1B. Mit anderen oder anders ausgestalteten Asymmetriemitteln 114 würde sich auch der Verlauf der Kurve des Haltemoments M entsprechend anpassen.

[64] Das Haltemoment M sollte für eine erfindungsgemäße Verwendung des Gleichstrom- Elektromotors 100 in einer der ersten Positionen A vorzugsweise mindestens so groß, vorzugsweise größer als das, insbesondere maximale, Drehmoment sein, das die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs durch ihr Eigengewicht auf den Antrieb ausübt.

Liste der Bezugszeichen

100 Gleichstrom-Elektromotor

102 Rotor

104 Magnet

106 Rotationsachse

108 Hilfsmagnet

110 Nutläufer

112 Polschuh

112a Polschuh (erste Art)

112b Polschuh (zweite Art)

112c Polschuh (dritte Art)

114 Asymmetriemittel

120 Magnetische Feldlinie

(p Phase

M Haltemoment

A erste Position