AT509182B1 - Stator für einen elektromotor - Google Patents

Abstract

Ein Elektromotor (1) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), bei welchem der Stator einen Kernblock (5) aus weichmagnetischem Material mit einer Mehrzahl von radial nach innen, in Richtung der Drehachse (a) des Rotors gerichteter Statorpolschuhe (3p) aufweist, und auf jedem Statorpolschuh ein Spulenkörper (7) mit einer Spule (8) angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Statorpolschuhe (3p) stabförmig ist und ein Aufschieben der Spulenkörper (7) von der Stirnseite der Statorpolschuhe aus ermöglicht an jedem Spulenkörper zumindest zwei Anschlusskontakte in Form von Anschlussstiften (9) für die Spule (8) angeordnet sind und der Motor eine Leiterplatte (10) aufweist, welche Anschlussstellen, bestehend aus Bohrungen (11) und Lötaugen (12), für die Anschlusskontakte besitzt, wobei die Leiterplatte (10) sowie der Kernblock (5) fluchtende Bohrungen (6, 14) für Bolzen (13) aufweisen, wodurch die Leiterplatte (10) direkt an dem Kernblock (5) fixiert ist, und auf der Leiterplatte (10) ein Sensor (15) zum Erfassen der Rotationssituation des Rotors (2) angeordnet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT509182 B1 2013-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, bei welchem der Stator einen Kernblock aus weichmagnetischem Material mit einer Mehrzahl von radial nach innen, in Richtung der Drehachse des Rotors gerichteter Statorpolschuhe aufweist, und auf jedem Statorpolschuh ein Spulenkörper mit einer Spule angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Statorpolschuhe stabförmig ist und ein Aufschieben der Spulenkörper von der Stirnseite der Statorpolschuhe aus ermöglicht, an jedem Spulenkörper zumindest zwei Anschlusskontakte für die Spule angeordnet sind und der Motor eine Leiterplatte aufweist, welche Anschlussstellen, bestehend aus Bohrungen und Lötaugen, für die Anschlusskontakte besitzt.

[0002] Elektromotoren dieser Art, wie beispielsweise in der JP 56-148152 A gezeigt, insbesondere in der Ausführung als Reluktanzmotor, sind weitverbreitet und werden in großen Stückzahlen in der Industrie eingesetzt, sei es als Drehfeld-Reluktanzmotor, als geschalteter Reluktanzmotor oder als Schrittmotor. Reluktanzmotoren eignen sich besonders für rasch laufende Antriebe, z.B. in der Textilindustrie. In Hinblick auf die erwünschte Kostengünstigkeit der Herstellung stellt der Zusammenbau des Motors, vor allem der Einbau der Statorspulen ein Problem dar. Will man einen Sensor verwenden, welcher die Rotorlage genau erfasst, da eine Information über den Drehwinkel des Sensors in vielen Fällen essentiell für den Betrieb des Motors ist so ist ein genaues Positionieren der einzelnen Teile, insbesondere des Sensor, beim Zusammenbau extrem wichtig.

[0003] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Motor zu schaffen, der einfach und rasch zusammen gebaut werden kann, ohne dass dies auf Kosten der Stabilität und Genauigkeit des Aufbaues erfolgt.

[0004] Diese Aufgabe wird mit einem Elektromotor der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß die Leiterplatte sowie der Kernblock fluchtende Bohrungen für Bolzen aufweisen, wodurch die Leiterplatte direkt an dem Kernblock fixiert ist, und auf der Leiterplatte ein Sensor zum Erfassen der Rotationssituation des Rotors angeordnet ist.

[0005] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Sensor ein Magnetsensor ist, dem ein auf der Motorwelle sitzender Magnet zugeordnet ist.

[0006] Dank der Erfindung ist es nun möglich, bei einfachem und raschem Zusammenbau den Sensor genau zu positionieren.

[0007] Im Sinne eines genauen Justierens beim Zusammenbau ist es weiters vorteilhaft, wenn jeder Spulenkörper einen innen liegenden Endflansch aufweist und die Endflansche um die Drehachse kreiszylindrisch ausgebildet sind und in Umfangsrichtung im wesentlich bündig aneinander liegen, wodurch sich auch ein mechanisch besonders stabiler und elektrisch wirksamer Aufbau des Motors ergibt.

[0008] Bei einer besonders praxistauglichen, da rasch montierbaren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlusskontakte der Spulen als Anschlussstifte und die Anschlussstellen der Leiterplatte als Bohrungen mit Lötaugen ausgebildet sind, wobei die Enden der Anschlussstifte in die Bohrungen eingreifen und mit den Lötaugen verlötet sind.

[0009] Die Erfindung zeigt ihre Vorteile besonders, wenn der Elektromotor ein Repulsionsmotor ist.

[0010] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden anhand beispielsweiser Ausführungen in der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen [0011] Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung den Stator eines Reluktanzmotors mit zwölf Spulen und einem schematisch eingesetzten Rotor, [0012] Fig. 2 in einer Ansicht ähnlich Fig. 1 einen Stator, in welchen erst sechs Spulen einge bracht sind, bei weggelassenem Rotor, und 1 π österreichisches Patentamt AT509 182B1 2013-05-15 [0013] Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Reluktanzmotor mit Stator, ähnlich den vorigen

Ausführungen, mit einer an dem Kernblock angeordneten Leiterplatte.

[0014] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist ein Elektromotor 1, hier als Reluktanzmotor ausgebildet, einen Rotor 2 sowie einen Stator 3 auf. Bei dem gezeigten Beispiel besitzt der Rotor 2 acht ausgeprägte Rotorpole 2p, die mit dem Rest des Rotors einstückig oder beispielsweise als Permanent-Magnetpole ausgebildet sein können. Der Rotor 2 besitzt eine achsmittige Bohrung 4 mit einer Nut 4n zur Aufnahme einer in Fig. 1 nicht gezeigten Abtriebswelle.

[0015] Der Stator 3 besitzt einen weichmagnetischen Kernblock 5, der vorzugsweise aus geschichteten Blechen besteht. Eine Anzahl von Bohrungen 6, die in Richtung der Drehachse a des Motors liegen, dient zur Aufnahme beispielsweise von in Fig. 1 nicht gezeigten Bolzen, beispielsweise von Befestigungs- oder Spannbolzen zum Zusammenhalten der Bleche des Kernblocks 5 oder zum Verbinden mit nicht dargestellten Gehäuseteilen des Motors.

[0016] An dem Kernblock 5 des Stators 3 sind bei der dargestellten Ausführung zwölf Statorpolschuhe 3p ausgebildet, die radial nach innen, in Richtung der Drehachse a gerichtet sind, wobei in bekannter Weise zwischen den Endflächen der Statorpolschuhe 3p und jenen der Rotorpole 2p ein Luftspalt verbleibt. Im Allgemeinen sind die Endflächen der Statorpolschuhe 3p dem Rotor entsprechend zylindrisch gekrümmt. Auch die innen liegenden Endflansche 7e der Spulenkörper 7 sind um die Drehachse a zylindrisch ausgebildet, wobei sie in Umfangsrich-tung im wesentlich bündig aneinander liegen.

[0017] Der Querschnitt der Statorpolschuhe 3p ist so ausgebildet, nämlich hier mit in radialer Richtung konstanten Abmessungen, dass er ein Aufschieben von Spulenkörpern 7 von der Stirnseite der Statorpolschuhe 3p aus auf diese ermöglicht. Auf jeden Spulenkörper 7 ist eine Spule 8 gewickelt, wobei, wie im Weiteren aus Fig. 2 hervorgeht, an jedem Spulenkörper 7 Anschlusskontakte in Form von Anschlussstiften 9 für die Spulen angeordnet sind.

[0018] Nunmehr auch auf Fig. 3 Bezug nehmend, erkennt man in dieser, dass der Motor 1 auch eine Leiterplatte 10 aufweist, welche Anschlussstellen für die Anschlussstifte 9 der Spulen besitzt, nämlich Bohrungen 11 mit Lötaugen 12, wobei die Enden dieser Anschlussstifte 9 der Spulen 8 in die Bohrungen 11 eingreifen und mit den Lötaugen 12 verlötet sind.

[0019] Die Leiterplatte 10, die zweckmäßigerweise an dem Kernblock 5 fixiert ist, z.B. mit Hilfe von Bolzen 13, welche durch Bohrungen 14 der Leiterplatte 10 sowie durch die Bohrungen 6 des Kernblocks 5 geführt sind und mittels entsprechender Muttern, Distanzbolzen etc. fixiert sind, trägt weiters an ihrer Innenseite einen Sensor 15 dem ein Permanentmagnet 15a zugeordnet ist, der an dem Ende einer in die Bohrung 4 des Rotors 2 eingesetzten Motorwelle 16, der Abtriebswelle, sitzt. Der Sensor ist ein handelsüblicher Magnetsensor und liefert in Zusammenwirken mit dem Permanentmagnet 15a Information über Stellung und zeitlichen Verlauf des Drehwinkels des Rotors 2. Diese Information wird in einer nicht gezeigten elektronischen Motorsteuerung verwendet, um entsprechend von Vorgaben und in Abhängigkeit von dem Motortyp in bekannter Weise die Spulen 8 gesteuert mit Energie zu versorgen. Selbstverständlich kann der Sensor auch nach einem anderen Prinzip funktionieren und beispielsweise ein optischer oder kapazitiver Sensor sein, der mit entsprechenden Markierungen auf dem Rotor zusammenwirkt.

[0020] In Fig. 3 erkennt man weiters, dass auch der Sensor 15 mit seinen Anschlussstiften 17 in von Lötaugen 18 umgebene Bohrungen 19 eingesetzt ist. Leiterbahnen 20 führen von sämtlichen Lötaugen 12, 18 bzw. Anschlussstiften 9 und 17 für die Spulen 8 und für den Sensor 15 über die Leiterplatte zu einer Schnittstelle, die hier nicht gezeigt ist, und beispielsweise eine Vielfachsteckverbindung sein kann.

[0021] Bei der Herstellung bzw. dem Zusammenbau eines erfindungsgemäßen Motors 1 werden die fertig gewickelten Spulen 8 mit ihren Spulenkörpern 7 auf die Statorpolschuhe 3p aufgeschoben, wobei sämtliche Anschlussstifte 9 für die Spulen in die gleiche Richtung zeigen. Sodann wird die Leiterplatte samt dem darauf bereits montierten Sensor 15 so aufgeschoben, dass alle Anschlussstifte 9 für die Spulen durch die Bohrungen 11 der Leiterplatte 10 ragen und 2/7 österreichisches Patentamt AT 509 182 B1 2013-05-15 schließlich erfolgt ein Verlöten mit Hilfe eines bekannten Lötverfahrens. Es ist ersichtlich, dass dank der Erfindung die einzelnen Spulenkörper einfach an ihren Platz gebracht und dort durch die Leiterplatte gehalten werden können, welche auch den Anschluss der elektrischen Verbindungen in beliebiger Kombination der Spulen einfach ermöglicht. Durch die Anordnung des Sensors und eventuell der gesamten Steuerelektronik auf der Leiterplatte kann diese in mehrfacher Hinsicht ausgenutzt werden, sodass sich eine sehr kompakte Bauform des Motors ergibt. Durch Vakuumtränken der gesamten Baugruppe als letzten Fertigungsschritt kann der Motor dann auch für diverse mechanische und elektrische Beanspruchungen bevorzugt eingesetzt werden.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN 1 Elektromotor 2 Rotor 2p (Rotor)pole 3 Stator 3p Statorpolschuhe 4 Bohrung, achsmittig 4n Nut 5 Kernblock 6 Bohrungen 7 Spulenkörper 7e Endflansche 8 Spulen 9 Anschlussstifte der Spulen 8 10 Leiterplatte 11 Bohrungen 12 Lötaugen 13 Bolzen 14 Bohrungen 15 Sensor 15a Permanentmagnet 16 Motorwelle 17 Anschlussstifte des Sensors 15 18 Lötaugen 19 Bohrung 20 Leiterbahnen a Drehachse 3/7

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT509 182B1 2013-05-15 Patentansprüche 1. Elektromotor (1) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), bei welchem der Stator einen Kernblock (5) aus weichmagnetischem Material mit einer Mehrzahl von radial nach innen, in Richtung der Drehachse (a) des Rotors gerichteter Statorpolschuhe (3p) aufweist, und auf jedem Statorpolschuh ein Spulenkörper (7) mit einer Spule (8) angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Statorpolschuhe (3p) stabförmig ist und ein Aufschieben der Spulenkörper (7) von der Stirnseite der Statorpolschuhe aus ermöglicht, an jedem Spulenkörper zumindest zwei Anschlusskontakte in Form von Anschlussstiften (9) für die Spule (8) angeordnet sind und der Motor eine Leiterplatte (10) aufweist, welche Anschlussstellen, bestehend aus Bohrungen (11) und Lötaugen (12), für die Anschlusskontakte besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (10) sowie der Kernblock (5) fluchtende Bohrungen (6, 14) für Bolzen (13) aufweisen, wodurch die Leiterplatte (10) direkt an dem Kernblock (5) fixiert ist, und auf der Leiterplatte (10) ein Sensor (15) zum Erfassen der Rotationssituation des Rotors (2) angeordnet ist.
2. 2. Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) ein Magnetsensor ist, dem ein auf der Motorwelle (16) sitzender Permanentmagnet (15a) zugeordnet ist.
3. 3. Elektromotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spulenkörper (7) einen innen liegenden Endflansch (7e) aufweist und die Endflansche um die Drehachse (a) kreiszylindrisch ausgebildet sind und in Umfangsrichtung im wesentlich bündig aneinander liegen.
4. 4. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte der Spulen (8) als Anschlussstifte (9) für die Spulen ausgeführt sind und die Anschlussstellen der Leiterplatte (10) als Bohrungen (11) mit Lötaugen (12) ausgebildet sind, wobei die Enden der Anschlussstifte (9) in die Bohrungen (11) eingreifen und mit den Lötaugen (12) verlötet sind.
5. 5. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte des Sensors (15) als Anschlussstifte (17) für den Sensor (15) ausgeführt sind und die zugehörigen Anschlussstellen der Leiterplatte (10) als Bohrungen (14) mit Lötaugen (18) ausgebildet sind, wobei die Enden der Anschlussstifte (17) in die Bohrungen (14) eingreifen und mit den Lötaugen (18) verlötet sind.
6. 6. 6. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Repulsionsmotor ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7