CH657239A5

CH657239A5 - Kollektorloser aussenlaeufer-gleichstrommotor.

Info

Publication number: CH657239A5
Application number: CH401/80A
Authority: CH
Inventors: Martin Wagner
Original assignee: Mulfingen Elektrobau Ebm
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1986-08-15
Also published as: IT1154713B; FR2452819A1; GB2047010A; GR74024B; IT8083320A0; NL8000420A; DE2911922A1; SE8002299L; GB2047010B

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Aussenläufer-Gleichstrommotor, der mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes der Statorwicklungen arbeitet und dessen Läufer mit mindestens einem permanenten Magneten bestückt ist und bei dem mindestens ein Hallgenerator vorgesehen ist, um den magnetischen Fluss des Permanentmagneten abzunehmen, welcher Hallgenerator in der Nähe eines Pol-Trennspaltes angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet aus einem biegsamen Kunststoffmagnet besteht, der die Innenfläche der Läuferglocke bedeckt.

Es ist allgemein bekannt, dass man durch Verwendung von Sensoren, insbesondere Hallgenerator, einen Gleichstrommotor kollektorlos fertigen kann. Diesbezüglich wird auf die verschiedensten Druckschriften verwiesen, beispielsweise DE-GM 76 09 071, 73 10 863, 75 16 814 sowie DE-Offenlegungsschrif-ten 25 14 067, 25 32 551, 25 35 411 usw.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen preisgünstigen, raumsparenden, kollektorlosen Aussenläufer-Gleichstrommotor zu schaffen, der bei ruhigem Lauf, insbesondere beim Ausschalten, nicht übermässig beansprucht wird, der eine gute Langzeitkonstanz (sich also mit der Zeit nur wenig ändert) hat, der für die Auskopplung keine Spezialtransistoren benötigt, für alle Spannungsbereiche verwendbar ist und dessen Tourenzahl mit einfachen Verstellmitteln in einem gewissen Bereich regulierbar ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Hallgenerator ein Hall-IC mit digitalem Ausgang ist und dass der Stator aus einem Blechbündel besteht, das einander gegenüberliegende Paare von Polspitzen aufweist, wobei eine der Polspitzen jedes Paares derart abgeflacht ist, dass die Polspitzen jedes Paares radial gegeneinander versetzt sind, und die abgeflachten Polspitzen diametral einander gegenüberliegen.

Bei einer wesentlichen Weiterausbildung der Erfindung ist der Hallgenerator an einer eine Druckschaltung tragenden Leiterplatte befestigt.

Von besonderer Bedeutung ist bei einer Weiterausbildung der Erfindung die an der Leiterplatte befestigte Halteplatte, die den Hallgenerator trägt.

Vorzugsweise kann der Hallgenerator in der Mitte des Polspaltes angeordnet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an einem Beispiel erläutert, ergeben sich zusätzlich aus der Beschreibung und der Zeichnung, und zwar zeigt:

Fig. 1 im Prinzip einen Schnitt durch einen erfindungsge-mässen Motor,

Fig. 2 einen Blechschnitt (für Stator),

Fig. 3 die Ausgestaltung der Halteplatte für den Hallgenerator,

Fig. 4 eine besondere Ausführungsform eines erfindungsge-mässen Rotors (komplett) im Schnitt und

Fig. 5 die Ansicht eines erfindungsgemässen Stators (komplett).

Der kollektorlose Gleichstrom-Aussenläufermotor kann sowohl als Antriebsmotor separat, als auch vorzugsweise als integrierter Motor eines Axiallüfters oder dgl. Verwendung finden; er wird mit einer konstanten Induktion B im Bereich der Pole und mit schmalen Pollücken (z.B. 10° bis 20°) ausgelegt.

Der Aussenläufer-Rotor besteht (s. z.B. Fig. 1) aus einer Rotorglocke 1 mit eingepresster Welle 2. Die Rotorglocke 1 ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff bzw. aus Alu-Druckguss gefertigt und dient gleichzeitig als magnetischer Rückfluss der innen liegenden Magnete. In die Rotorglocke 1 ist ein bandförmiger Kunststoffmagnet 3 eingelegt. Dieses Kunststoffmagnetband 3 kann zusätzlich mit Klebstoff an der Innenwand der Rotorglocke 1 fixiert sein. Wesentlich ist weiter, dass diesem Kunststoffmagnetband 3 (Streifen) ein Dynamoblechpaket 18 (zweckmässig ohne Nuten) zugeordnet ist (s. Fig. 4). Das Dynamoblechpaket 18 kann die Länge (in Motorachsrichtung gesehen) des Magnetbandes 3 aufweisen bzw. kürzer oder länger sein; es kann stärker, die gleiche oder eine geringere Stärke als der Kunststoffmagnet 3 aufweisen. Nach Bearbeitung des Rotors, insbesondere des Luftspalts zwischen Magnet und Stator, wird der Magnet 3 entsprechend der Polzahl und Charakteristik des Motors, diametral oder radial magnetisiert. Bei der Magnetisierung ist zwecks besserem Anlauf des Motors eine festgelegte Polschräge zu berücksichtigen. Die Magnetisierung kann nach gewählter Charakteristik sinusförmig, trapezförmig, nadelimpulsförmig usw. erfolgen. Der Rotor kann aus Dynamoblech paketiert und die Glocke aus ALU-Druckguss (Um-guss) erstellt sein.

Durch das Dynamoblechpaket als magnetischer Rückfluss im Vergleich zu weichmagnetischem Material wird eine Wirkungsgradverbesserung und eine kostengünstigere Fertigung erreicht. Der Hallgenerator bekommt sein Signal von dem im Rotor aufmagnetisierten Magnet. Dieses Signal kann auch von einem getrennten Magnet, der genau positioniert ist, kommen. Dieser Magnet kann auf der Welle oder in Verlängerung des vorhandenen Magnetes befestigt werden.

Ausserdem ist es günstig, wenn die Transistoren oder Ty-ristoren auf der Leiterplatte, zur besseren Wärmeabfuhr, in das Motorgehäuse oder in das Lüftergehäuse eingebettet sind.

Die Anordnung der bestimmten Leiterplatte am Motor kann so sein, dass die Bauelemente einmal nach aussen und einmal nach innen weisen.

Die Rotorglocke 1 kann auch einen entsprechenden magnetischen Ring aus hartmagnetischen Werkstoffen aufweisen. Der Kunststoffmagnet 3 kann als Ring gefertigt (gespritzt) verwendet werden (Alnico, Bariumferrit usw., Isotrop, Anisotrop usw.). Der Rotor kann z.B. somit als radial magnetisiertes, permanentes Teil ausgebildet sein.

Der Stator besteht aus einzelnen, gestanzten und paketierten Dynamoblechen. Die Form des Blechschnittes kann der der Figur 2 entsprechen und enthält ausgeprägte Pole. Die Polspitzen s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

(iE)

65

3

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können gegenüberliegend abgeflacht sein (siehe Bezugshinweis a/b in Fig. 2). Dadurch erhält man eine Vorzugstellung und der Hallgenerator 15 kann in der Mitte des Poles, ohne Versetzen eines entsprechenden Winkels angebracht werden. Die Schnittform kann auch verschiedene geometrische Ausführungsformen aufweisen.

Der Hallgenerator 15 kann auch an einer nichtleitenden Leiste 16 mittig oder seitlich befestigt sein. Diese Leiste 16 — mit entsprechenden Verdrahtungen — wird dann im Spalt eingesetzt oder in den Spalt (Poltrennung) eingeführt und von aussen (z.B. an der Leiterplatte 10) befestigt.

In das entsprechend isolierte Dynamoblechpaket ist die Kupferwicklung 5 eingebracht.

Der Wickelkopfträger 6 besteht aus auf den Stirnseiten angebrachten Rohren, die vorzugsweise mit der Betriebsisolation (Nutenisolation) in einem Arbeitsgang aus hochwärmebeständigem Thermoplastmaterial gespritzt sind. Zur Aufnahme der Lager 7 ist in die Innenbohrung des Dynamoblechpaketes eine Statorbuchse 8 eingepresst.

Auf der Rotorseite wird zum Schutz der Wicklung und zur Kriech- und Luftstreckensicherheit auf das zylindrische Wickelkopfträgerteil 6 ein Wickelkopfschutz 9 aufgepresst und gegebenenfalls verstemmt oder verbördelt.

Auf der Statorseite (offene Rotorseite) wird die mit Bauelementen bestückte Leiterplatte 10 ebenfalls auf das Wickelkopfträgerteil aufgepresst. Die Spulenanfänge und Enden werden an der entsprechend vorgesehenen Stelle angelötet. Gleichzeitig erhält die bestückte Leiterplatte 10 das Anschlusskabel.

Die vom Rotormagnet 3 ausgehenden Kraftlinien werden von einem oder mehreren Hallgeneratoren 15 erfasst. Der Hallgenerator 15 steuert je nach aufgenommenem magnetischen Fluss, die weiteren auf der Leiterplatte 10 vorgesehenen Bauelemente an.

Es werden Hallgeneratoren 15 verwendet, die als Hall-IC's ausgebildet sind. Das Steuerteil erzeugt durch den Magnetfluss und dessen Richtungsänderung ein Steuersignal, das die Stromwendung in Abhängigkeit von der Rotorstellung steuert.

Der Hallgenerator 15 wird z.B. mittels einer Halteplatte 17 s (Fig. 3) auf der Leiterplatte 10 befestigt. Die Halteplatte 17 in der der Hallgenerator z.B. eingelegt wird, besteht aus thermoplastischem Material und hat zwei Zapfen zur Vernietung auf der Leiterplatte 10 angespritzt.

Die vier Anschlüsse des Hallgenerators 15 werden in der io Halteplatte 17 an Lötpins geführt. Diese Pins werden wiederum am freien Ende an die Bahnen der Leiterplatte 10 gelötet.

Diese Hall-IC's haben einen digitalen Ausgang und können auch ohne Halteplatte direkt wie jedes andere Bauelement an einer bestimmten Stelle der Leiterplatte angelötet sein. Durch i5 die besondere Charakteristik des Hallgenerators mit digitalem Ausgang können grössere Toleranzen bei der Positionierung in axialer und radialer Richtung sowie in der Winkelstellung zugelassen werden.

Damit ergibt sich eine rationellere Fertigung. Mit diesem 2o neuen Hallgenerator wird erreicht, dass man nur mit einem Hallgenerator bei einem hundertprozentigen Anlauf auskommt.

In Fig. 5 ist ein kompletter Stator gezeigt, so wie er in die Rotorglocke 1 (Fig. 4) eingesetzt werden würde. Erkennbar ist 25 die Leiterplatte 10 mit den Lötpunkten 19 (Cu-Bahnen). Dann sind die elektronischen Bauelemente 21 erkennbar und ausserdem ist der Hallgenerator 15, hier mit Digitalausgang, gezeigt, gegenüberliegend vom Nutschlitz 22 (Polteilung). Und schliesslich sind die Kupferwicklungen 20 erkennbar.

30 Hinsichtlich Fig. 1 ist in der Darstellung zu beachten, dass die Leiterplatte bei der unteren Darstellung aussen liegt und die Bauelemente innen, im Gegensatz zur Darstellung im oberen Bereich (siehe auch dazu Fig. 5). In Fig. 4 wurde die Rotorbuchse, in die Welle eingepresst, mit Position 23 bezeichnet.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Kollektorloser Aussenläufer-Gleichstrommotor, der mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes der Statorwicklungen (5) arbeitet und dessen Läufer mit mindestens einem permanenten Magneten bestückt ist und bei dem mindestens ein Hallgenerator (15, 15a) vorgesehen ist, um den magnetischen Fluss des Permanentmagneten abzunehmen, welcher Hallgenerator in der Nähe eines Pol-Trennspaltes (22) angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet aus einem biegsamen Kunststoffmagnet (3) besteht, der die Innenfläche der Läuferglocke (1) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator (15, 15a) ein Hall-IC mit digitalem Ausgang ist und dass der Stator (1) aus einem Blechbündel besteht, das einander gegenüberliegende Paare (12, 13) von Polspitzen (12, 13) aufweist, wobei eine der Polspitzen jedes Paares derart abgeflacht ist, dass die Polspitzen jedes Paares radial gegeneinander versetzt sind, und die abgeflachten Polspitzen diametral einander gegenüberliegen.

2. Kollektorloser Aussenläufer-Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator (15, 15a) an einer eine Druckschaltung tragenden Leiterplatte (10) befestigt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Kollektorloser Aussenläufer-Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an der Leiterplatte (10) befestigte Halteplatte (17), die den Hallgenerator (15, 15a) trägt.

4. Kollektorloser Aussenläufer-Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator (15, 15a) in der Mitte des Polspaltes angeordnet ist.