DE10163587A1

DE10163587A1 - Electronically-commutated DC electric motor for altering damping characteristics of bearing of combustion engine, has all or part of electronic control stage arranged in gaps between wound stator poles

Info

Publication number: DE10163587A1
Application number: DE10163587A
Authority: DE
Inventors: Martin Koechling; Ruediger Spitzner; Juergen Strueber
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-17

Abstract

The motor has a stator with stamped-out stator poles, a permanent magnet rotor and an electronic control stage with a cooperating rotor position sensor and temperature sensor, at least part of the electronic control stage arranged in the gaps between the wound stator poles. The electronic control stage for the DC electric motor is mounted on a printed circuit board (7) provided with cut-outs (13) of matching size and shape for accommodating the wound stator poles.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, mit einem ausgeprägte Pole aufweisenden bewickelten Stator, einem Permanentmagnetrotor und einer Ansteuerelektronik. The invention relates to an electronically commutated DC motor, with a pronounced poled winding stator, a permanent magnet rotor and one Drive electronics.

Es sind bereits elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren bekannt, bei denen die Ansteuerelektronik im Motorgehäuse auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die axial an die Wicklung anschließt. Weil die Höhe des Wickelkopfes schwanken kann, muss ein entsprechender Sicherheitsabstand eingehalten werden. Aufgrund dieser Anordnung benötigen die bekannten elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren einen erheblichen Bauraum. Electronically commutated DC motors are already known in which the Control electronics is arranged in the motor housing on a circuit board, which is axially connected to the Winding connects. Because the height of the winding head can fluctuate, a must appropriate safety distance must be observed. Because of this arrangement The known electronically commutated DC motors require a considerable amount Space.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor darzustellen, der einen minimalen Bauraum insbesondere in axialer Richtung ausfüllt. Starting from this known prior art, it is the object of the present Invention to present an electronically commutated DC motor, the one minimal space, especially in the axial direction.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ansteuerelektronik zumindest teilweise im Bereich zwischen den bewickelten ausgeprägten Polen angeordnet ist. Dadurch muss kein Sicherheitsabstand zur Wicklung beachtet werden und ungenutzte Raumbereiche des Gleichstrommotors können sinnvoll genutzt werden. Die axiale Baulänge kann dadurch erheblich reduziert werden. According to the invention, this object is achieved in that the control electronics at least partially arranged in the area between the coiled salient poles is. This means that no safety distance to the winding has to be observed and unused Space areas of the DC motor can be used sensibly. The axial length can be significantly reduced.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Es sind bereits elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren bekannt, bei denen einzelne Bauelemente, wie ein Rotorstellungssensor oder ein Temperaturfühler funktionsbedingt in dem Bereich zwischen den Polen oder direkt in der Wicklung angeordnet sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung zumindest von Teilen der Ansteuerelektronik zwischen den Polen, wobei diese Teile der Ansteuerelektronik nicht funktionsbedingt dort anzuordnen sind sondern nur zur besseren Bauraumausnutzung. Further developments of the invention are presented in the subclaims. There are already electronically commutated DC motors are known in which individual components, like a rotor position sensor or a temperature sensor in the area due to its function are arranged between the poles or directly in the winding. Subject of The present invention is the arrangement of at least parts of the control electronics between the poles, these parts of the control electronics not being functionally there to be arranged but only for better use of space.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, die Ansteuerelektronik auf einer Leiterplatte anzuordnen, die mit Aussparungen für die bewickelten ausgeprägten Pole versehen ist. Hierdurch kann der Stator zumindest teilweise in die Leiterplatte eintauchen wodurch axialer Bauraum eingespart wird. Diese Aussparungen sind an den Wickelkörper und/oder an die Wicklung angepasst. Hierdurch kann auch eine mechanische Befestigung des Wickelkörpers an der Leiterplatte realisiert werden. An essential feature of the invention is the control electronics on a Arrange circuit board with cutouts for the coiled salient poles is provided. As a result, the stator can at least partially immerse in the circuit board thereby saving axial installation space. These recesses are on the winding body and / or adapted to the winding. This can also be a mechanical attachment of the winding body can be realized on the circuit board.

Zur optimalen Bauraumausnutzung wird vorgeschlagen die Ansteuerelektronik im wesentlichen in drei durch die Pole unterteilte Ringscheibensegmente anzuordnen, wobei diese innen durch einen dem Permanentmagnetrotor gegenüberliegenden Bereich der Leiterplatte begrenzt sind, wobei dieser Bereich Leiterbahnen trägt, die die voneinander getrennten Ringscheibensegment-Bereiche der Ansteuerelektronik elektrisch miteinander verbinden. For optimal use of space, the control electronics in the to be arranged essentially in three ring disk segments divided by the poles, whereby these inside by a region of the permanent magnet rotor opposite Printed circuit board are limited, this area carries conductor tracks that separate from each other separate ring disk segment areas of the control electronics electrically with each other connect.

Um die Bauhöhe weiter zu reduzieren und aus wirtschaftlichen Gründen ist die Leiterplatte nur auf einer Seite mit elektronischen Bauteilen bestückt. Die unbestückte Seite ist dem Motorgehäuse zugewandt. To further reduce the height and for economic reasons, the circuit board only equipped with electronic components on one side. The bare side is that Motor housing facing.

Sollte der Gleichstrommotor auch strengen radialen Bauraumbeschränkungen unterliegen, die nur eine kleinere Leiterplattenfläche zuließen, wäre es sinnvoll zumindest die großvolumigen elektronischen Bauteile, wie Kondensatoren in dem Bereich zwischen den Polen unterzubringen. If the DC motor is also subject to strict radial space restrictions, which only allowed a smaller PCB area, it would make sense at least that large-volume electronic components, such as capacitors in the area between the To accommodate Poland.

Zweckmäßigerweise weist die Leiterplatte in ihrem Zentrum eine Durchgangsöffnung für die eine Achse und/oder einen die Achse umgreifenden Bereich des Motorgehäuses auf. The circuit board expediently has a through opening in its center for the an axis and / or a region around the axis of the motor housing.

Ist dem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor ein Getriebe zugeordnet, ist vorgesehen dieses mit im Motorgehäuse einzubauen, weil hierdurch zusätzliche Teile und Bauraum eingespart werden. If a transmission is assigned to the electronically commutated DC motor, is provided to install this in the motor housing, because this means additional parts and Space can be saved.

Der vorliegende elektronisch kommutierte Gleichstrommotor weist zusätzlich die vorteilhafte Eigenschaft auf mit einem Kommutatormotor kompatibel zu sein. Dies beinhaltet die Drehrichtungsumkehr bei Umpolen der Versorgungsleitungen. Dies kann nur durch zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand erreicht werden, weshalb die platzsparende Unterbringung der Ansteuerelektronik umso notwendiger ist. Die Kompatibilität mit einem Kommutatormotor wird durch eine Drehrichtungsdetektorschaltung auf der gemeinsamen Leiterplatte erreicht, die ausgangsseitig mit einem Mikrocontrollerbaustein elektrisch verbunden ist, an dem sie abhängig von der gewünschten Drehrichtung des Gleichstrommotors ein High- oder Low-Signal anlegt. Dabei wirkt die Drehrichtungsdetektorschaltung mit einer Gleichrichterbrückenschaltung zusammen. The present electronically commutated DC motor also has the advantageous one Property to be compatible with a commutator motor. This includes the Reversal of direction of rotation when polarity reversal of the supply lines. This can only be done by additional circuitry complexity can be achieved, which is why the space-saving Housing the control electronics is all the more necessary. Compatibility with one Commutator motor is connected to the common by a sense of rotation detector circuit PCB reached, the output side with a microcontroller module electrically is connected, depending on the desired direction of rotation of the DC motor applies a high or low signal. It works Direction of rotation detector circuit together with a rectifier bridge circuit.

Es ist vorgesehen den erfindungsgemäßen Gleichstrommotor in einem elektrisch schaltbaren Hydrolager anzuordnen, um die Dämpfungscharakteristik der Lagerung eines Verbrennungsmotors vibrationsabhängig zu ändern. The DC motor according to the invention is provided in an electrical manner switchable hydraulic bearings to arrange the damping characteristics of the bearing Internal combustion engine to change depending on vibration.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It demonstrate:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, Fig. 1 is a plan view of an inventive electronically commutated direct current motor,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Gleichstrommotors, Fig. 2 is an end view of the DC motor,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch den Gleichstrommotor, Fig. 3 is a sectional view through the DC motor,

Fig. 4 eine Innenansicht des Gleichstrommotors und Fig. 4 is an inside view of the DC motor and

Fig. 5 eine Leiterplatte für die Ansteuerelektronik. Fig. 5 is a circuit board for the control electronics.

Fig. 1 zeigt einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor 1, mit Anschlusslitzen 5, die in ein Motorgehäuse 8 eintreten und eine Schubstange 24, die als Verstellelement aus dem Motorgehäuse 8 austritt. Fig. 2 zeigt diesen Gleichstrommotor 1 stirnseitig, wobei deutlich wird, dass lediglich zwei Anschlusslitzen 5 vorgesehen sind. Fig. 1 shows an electronically commutated DC motor 1 , with connecting strands 5 , which enter a motor housing 8 and a push rod 24 , which exits the motor housing 8 as an adjusting element. FIG. 2 shows this DC motor 1 on the front side, it being clear that only two connecting strands 5 are provided.

Die Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Gleichstrommotors 1, mit dem Motorgehäuse 8, einer im Motorgehäuse fixierten Achse 16 zur Aufnahme eines Permanentmagnetrotors 3, der ein Ritzel 18 aufweist, das mit Planetenrädern 19 eines Planetengetriebes 21 in Eingriff ist, einem Hohlrad 28, in dem die Planetenräder 19 abrollen, einem die Planetenräder lagernden Planetenträger 22, der mit einer Spindel 23 einstückig ist, welche die verdrehgesicherte Schubstange antreibt, einen Stator 2 mit aus paketierten Blechen bestehenden Polen 11, die mit einem Wickelkörper 14 und einer Wicklung 15 versehen sind und einer Leiterplatte 7, die eine Ansteuerelektronik 4 für die Kommutierung und eine Drehrichtungs- Erkennungsschaltung trägt. Die einerseits im Motorgehäuse 8 fixierte Achse 16 ist andererseits radial im Planetenträger 22 des Planetengetriebes 21 und der Planetenträger 22 im Motorgehäuse 8 abgestützt. Fig. 3 shows a sectional view of the DC motor 1 , with the motor housing 8 , an axis 16 fixed in the motor housing for receiving a permanent magnet rotor 3 , which has a pinion 18 which engages with planet gears 19 of a planetary gear 21 , a ring gear 28 , in which roll the planet gears 19 , a planet carrier 22 supporting the planet gears, which is in one piece with a spindle 23 which drives the anti-rotation push rod, a stator 2 with poles 11 consisting of packaged sheets, which are provided with a winding body 14 and a winding 15 and a printed circuit board 7 which carries control electronics 4 for commutation and a direction of rotation detection circuit. The axis 16 fixed on the one hand in the motor housing 8 is on the other hand supported radially in the planet carrier 22 of the planetary gear 21 and the planet carrier 22 in the motor housing 8 .

Fig. 4 zeigt eine Innenansicht des Gleichstrommotors 1, mit drei ausgeprägten Polen 11, die jeweils mit den Wickelkörpern 14 und den Wicklungen 15 versehen sind. Jeder Pol 11 ist von mehreren Rückschlussteilen 12 getrennt montierbar. Die Rückschlussteile 12 sind in Form von drei Ringsegmenten ausgebildet. Die Leiterplatte 7 trägt elektrische Bauteile 25 der Ansteuerelektronik, die hier nur angedeutet sind. Die drei ausgeprägten Pole 11 des Stators 2 sind radial um den Permanentmagnetrotor 3 angeordnet, wobei dieser vier Pole aufweist. FIG. 4 shows an interior view of the DC motor 1 , with three salient poles 11 , which are each provided with the winding bodies 14 and the windings 15 . Each pole 11 can be mounted separately from a plurality of inference parts 12 . The inference parts 12 are designed in the form of three ring segments. The printed circuit board 7 carries electrical components 25 of the control electronics, which are only indicated here. The three salient poles 11 of the stator 2 are arranged radially around the permanent magnet rotor 3 , which has four poles.

In Fig. 5 ist verdeutlicht, in welchen Bereichen elektronische Bauteile angeordnet sein können, um eine möglichst bauraumsparende Anordnung der Leiterplatte 7 im Motorgehäuse zu erreichen. Hierzu sind Ringscheibensegment-Bereiche 27 vorgesehen, die zwischen Ausnehmungen 13 für die Baugruppe Pole + Wickelkörper + Wicklung und einem dem Permanentmagnetrotor gegenüberliegenden Bereich 26 liegen und zur Aufnahme des wesentlichen Teils der Ansteuerelektronik 4 dienen. Im dem Permanentmagnetrotor gegenüberliegenden zentralen Bereich 26 der Leiterplatte 7 sind bei geringstmöglicher axialer Baulänge des Gleichstrommotors keine elektronischen Bauteile vorgesehen, sondern nur elektrische Verbindungen zwischen den elektronischen Bauteilen 25 der Ringscheibensegment-Bereiche 27. Bezugszeichenliste 1 Gleichstrommotor
2 Stator
3 Permanentmagnetrotor
4 Ansteuerelektronik
5 Anschlusslitzen
6 Drehrichtungsdetektorschaltung
7 Leiterplatte
8 Motorgehäuse
9 Mikrocontrollerbaustein
10 Gleichrichterbrückenschaltung
11 Pol
12 Rückschlussteil
13 Ausnehmung
14 Wickelkörper
15 Wicklung
16 Achse
17 Durchgangsöffnung in Leiterplatte
18 Ritzel
19 Planetenräder
20 Untersetzungsgetriebe
21 Planetengetriebe
22 Planetenträger
23 Spindel
24 Schubstange
25 elektronische Bauteile
26 Bereich (gegenüber Rotor)
27 Ringscheibensegment-Bereiche
28 Hohlrad
FIG. 5 shows the areas in which electronic components can be arranged in order to achieve a space-saving arrangement of the printed circuit board 7 in the motor housing. For this purpose, annular disc segment regions 27 are provided, which lie between recesses 13 for the assembly of poles + winding body + winding and a region 26 opposite the permanent magnet rotor and serve to accommodate the essential part of the control electronics 4 . In the central region 26 of the printed circuit board 7 opposite the permanent magnet rotor, with the smallest possible axial length of the direct current motor, no electronic components are provided, but only electrical connections between the electronic components 25 of the annular disc segment regions 27 . REFERENCE LIST 1 DC motor
2 stator
3 permanent magnet rotor
4 control electronics
5 connecting wires
6 Direction of rotation detector circuit
7 circuit board
8 motor housing
9 microcontroller module
10 rectifier bridge circuit
11 pin
12 inference part
13 recess
14 bobbins
15 winding
16 axis
17 Through opening in the printed circuit board
18 sprockets
19 planet gears
20 reduction gears
21 planetary gears
22 planet carriers
23 spindle
24 push rod
25 electronic components
26 area (opposite rotor)
27 ring disc segment areas
28 ring gear

Claims

1. Electronically commutated DC motor ( 1 ), with a pronounced pole ( 11 ) having a wound stator ( 2 ), a permanent magnet rotor ( 3 ) and control electronics ( 4 ), characterized in that the control electronics ( 4 ) at least partially in the area between the coiled salient poles ( 11 ) is arranged.

2. Electronically commutated direct current motor according to claim 1, characterized in that at least one rotor position sensor interacts with the control electronics ( 4 ), which can be arranged in the area between the wound marked poles ( 11 ) and further parts of the control electronics ( 4 ) between the wound pronounced poles ( 11 ) are arranged.

3. Electronically commutated direct current motor according to claim 1 or 2, characterized in that at least one temperature sensor cooperates with the control electronics, which can be arranged in the area between the wound marked poles ( 11 ) and further parts of the control electronics ( 4 ) between the wound marked Poland ( 11 ) are arranged.

4. Electronically commutated direct current motor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the salient poles ( 11 ) are mechanically connected to at least one yoke part ( 12 ).

5. Electronically commutated direct current motor according to claim 4, characterized in that three salient poles ( 11 ) and one or three inference part (s) ( 12 ) are connected to one another in particular in a magnetically conductive manner.

6. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics ( 4 ) is arranged on a printed circuit board ( 7 ) which is provided with cutouts ( 13 ) for the coiled salient poles ( 11 ).

7. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics ( 4 ) are arranged essentially in three annular disk segments divided by the poles ( 11 ), these being internally through a region ( 26 ) opposite the permanent magnet rotor ( 3 ) ) of the printed circuit board ( 7 ) are limited, this region ( 26 ) carrying conductor tracks which electrically connect the separated annular disc segment regions ( 27 ) of the control electronics ( 4 ).

8. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the circuit board ( 7 ) is equipped on one side with electronic components ( 25 ) and the bare side of the circuit board ( 7 ) is directed towards the motor housing ( 8 ).

9. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 13 ) on the winding body ( 14 ) of the salient poles ( 11 ) and / or the winding ( 15 ) are adapted.

10. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pronounced poles ( 11 ) and / or the yoke part (s) consist of a laminated core or are sintered parts.

11. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pronounced poles ( 11 ) are shaped such that the wound winding body ( 14 ) can be pushed onto this.

12. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that three salient poles ( 11 ) of the stator ( 2 ) are provided, which are arranged radially around the permanent magnet rotor ( 3 ), which has four poles.

13. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet rotor ( 3 ) is rotatably mounted on a fixed axis ( 16 ), the axis ( 16 ) motor housing ( 8 ) being fixed.

14. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the circuit board ( 7 ) has in its center a through opening ( 17 ) for the axis ( 16 ) and / or a region of the motor housing ( 8 ) encompassing the axis ( 16 ) ) having.

15. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that a reduction gear ( 20 ) is housed in the motor housing ( 8 ).

16. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet rotor ( 3 ) has a pinion ( 18 ) which interacts with planet gears ( 19 ) of a planetary gear ( 21 ), the planet gears ( 19 ) of the planetary gear ( 21 ) are mounted on a planet carrier ( 22 ) which is provided with a spindle ( 23 ) which drives a non-rotatable, axially movable push rod ( 24 ).

17. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics ( 4 ) and thus the direct current motor ( 1 ) has only two connecting strands ( 5 ) on the input side and a reversal of the direction of rotation of the direct current motor ( 1 ) can be effected by reversing the polarity. making it behave like a commutator motor.

18. Electronically commutated DC motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics ( 4 ) are arranged together with a direction of rotation detector circuit ( 6 ) on the common printed circuit board ( 7 ).

19. Electronically commutated direct current motor according to claim 18, characterized in that the rotational direction detection circuit (6) on the input side with the connecting wires (5) and on the output side is electrically connected to an electronic system, in particular a microcontroller block (9), a dedicated motor controller or at least one control logic realized module to which it applies a high or low signal depending on the direction of rotation.

20. Electronically commutated DC motor according to claim 18 or 19, characterized in that the direction of rotation detector circuit ( 6 ) cooperates with a rectifier bridge circuit ( 10 ).

21. Electronically commutated direct current motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direct current motor ( 1 ) is used for an electrically switchable hydraulic bearing.

22. Electronically commutated DC motor according to claim 21, characterized characterized in that the damping characteristic of a Storage of an internal combustion engine is changeable.