DE102007025187A1

DE102007025187A1 - Permanent magnet, collector-less external rotor motor, has rotor bell with surface that is opened outwards, and miniature bodies provided at preset position of surface, partially embedded in surface and formed as balls

Info

Publication number: DE102007025187A1
Application number: DE102007025187A
Authority: DE
Inventors: Francisco Rojo
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2007-12-13

Abstract

The motor has an external rotor (20) separated from an inner stator by an air gap. A rotor magnet (26) and a rotor bell (28) are provided in the rotor. The rotor bell has a surface that is opened outwards. Miniature bodies (54) are provided at preset position of the surface and are partially embedded in the surface. The miniature bodies are formed as balls and are made of metallic material. The rotor bell is made of plastic. The bodies are arranged in two balancing planes (32, 34), which extend perpendicular to a rotational axis of the rotor.

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Außenläufermotor.The The invention relates to a brushless external rotor motor.

Derartige Motoren haben einen permanentmagnetischen Rotor, also einen Rotor, oft mit einem magnetischen Rückschluss, an welchem Dauermagnete angeordnet sind, die z.B. als Keramikmagnete, oder als Kunststoffteile mit eingebetteten hartferritischen Elementen, ausgebildet sein können.such Motors have a permanent magnetic rotor, ie a rotor, often with a magnetic inference, on which permanent magnets are arranged, e.g. as ceramic magnets, or as plastic parts with embedded hard ferrite elements, can be trained.

Derartige Rotoren müssen ausgewuchtet werden, um einen ruhigen Lauf zu erreichen, und es ist bekannt, im Kunststoffteil solcher Rotoren hierfür besondere Taschen vorzusehen, in welche zum Zwecke des Auswuchtens kleine Metallteile eingepresst werden, die ein passendes Gewicht haben.such Rotors must be balanced to achieve a smooth running, and it is known to provide special pockets in the plastic part of such rotors for this purpose, in which for the purpose of balancing small metal parts are pressed, that have a suitable weight.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen kollektorlosen Außenläufermotor bereit zu stellen.It is therefore an object of the invention, a new brushless External rotor motor to provide.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Auf diese Weise erhält man eine hohe Wuchtgüte, und die Geräusche eines derartigen Rotors werden optimiert, da er – anders als die bekannten Rotoren – keine Öffnungen oder Kerben zum Einsetzen von Metallteilen hat, welche bei der Drehung des Rotors Geräusche verursachen könnten. Vielmehr sind geeignete Miniaturkörper, z.B. Miniaturkugeln, entweder voll oder zumindest teilweise in der Außenoberfläche des Rotors angeordnet und bilden Erhebungen an dieser aus. Durch diese Erhebungen ist die Außenoberfläche strömungsgünstig ausgestaltet.To the invention, this object is achieved by the subject of the Claim 1. In this way receives you have a high balancing quality, and the sounds Such a rotor are optimized because it - unlike the known Rotors - no openings or has notches for insertion of metal parts, which during rotation of the rotor cause noises could. Rather, suitable miniature bodies, e.g. Miniature balls, either fully or at least partially disposed in the outer surface of the rotor and make surveys on this. Through these surveys is the Outer surface designed streamlined.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:Further Details and advantageous developments of the invention result from those described below and shown in the drawing, in no way as a limitation the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Auswuchten des Rotors eines Außenläufermotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, 1 1 is a schematic representation of an arrangement for balancing the rotor of an external rotor motor according to a preferred embodiment,

2 eine vergrößerte Detailansicht von Austrittsdüse und Rotorglocke der 1, 2 an enlarged detail view of the outlet nozzle and rotor bell the 1 .

3 eine vergrößerte Detailansicht eines in dem Rotor von 1 und 2 positionierten Miniaturkörpers, und 3 an enlarged detail of one in the rotor of 1 and 2 positioned miniature body, and

4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Auswuchten des Rotors eines Außenläufermotors, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. 4 a schematic representation of an arrangement for balancing the rotor of an external rotor motor, according to another preferred embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur und können in Abhängigkeit von einer jeweils gewählten Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur zur nächsten variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.In The following description refers to the terms left, right, up and down on the respective drawing figure and can in dependence from a selected one Orientation (portrait or landscape) of a drawing figure to the next vary. The same or similar parts are used in the various figures denoted by the same reference numerals and usually described only once.

1 zeigt rechts oben einen Ausschnitt aus dem Rotor 20 eines permanentmagnetischen kollektorlosen Außenläufermotors mit einem (nicht dargestellten) Innenstator, welcher durch einen magnetisch wirksamen Luftspalt vom Rotor 20 getrennt ist. Der Rotor 20 hat eine Welle 22, die nur schematisch dargestellt ist, und einen magnetischen Rückschluss 24 aus einem weichferromagnetischen Werkstoff. An diesem Rückschluss 24 befindet sich innen ein Rotormagnet 26, dessen radiale Magnetisierung durch die Buchstaben N = Nordpol und S = Südpol symbolisch angedeutet ist. Die Polzahl des Rotors 20 hängt von der Anwendung ab. 1 shows right above a section of the rotor 20 a permanent magnetic brushless external rotor motor with an (not shown) inner stator, which by a magnetically effective air gap from the rotor 20 is disconnected. The rotor 20 has a wave 22 , which is shown only schematically, and a magnetic return 24 made of a soft ferromagnetic material. At this conclusion 24 Inside is a rotor magnet 26 whose radial magnetization is symbolically indicated by the letters N = north pole and S = south pole. The number of poles of the rotor 20 depends on the application.

Der Rückschluss 24 ist an der Innenseite einer Rotorglocke 28 angeordnet, welche den Rückschluss 24 umhüllt. Die Rotorglocke 28 wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mittels Spritzguss hergestellt, wobei der Rückschluss 24 von außen mit einer Kunststoffschicht umspritzt wird, an der bei diesem Beispiel Kunststoff-Lüfterflügel 30 vorgesehen sind. Diese sind gewöhnlich aus einem Stück mit der Umhüllung 28 und werden gleichzeitig mit dieser im Spritzgusswerkzeug hergestellt. Alternativ kann die Rotorglocke 28 auch aus anderen geeigneten Werkstoffen hergestellt werden, beispielsweise Aluminium.The inference 24 is on the inside of a rotor bell 28 arranged, which the inference 24 envelops. The rotor bell 28 is made in accordance with a preferred embodiment by injection molding, wherein the inference 24 is encapsulated from the outside with a plastic layer, at the example in this example plastic fan blades 30 are provided. These are usually one-piece with the wrapper 28 and are produced simultaneously with this in the injection mold. Alternatively, the rotor bell 28 be made of other suitable materials, such as aluminum.

Ein solcher Rotor 20 muss ausgewuchtet werden und hat dazu zwei Wuchtebenen 32 (Wuchtebene 1) und 34 (Wuchtebene 2). Für jede Wuchtebene ist an der Welle 22 ein Sensor (nicht dargestellt) angeordnet. Ein Rechner 40 erhält über eine Leitung 42 Signale von der Wuchtebene 32, und er erhält über eine Leitung 44 Signale von der Wuchtebene 34. Aus diesen Signalen errechnet der Rechner 40 für jede Wuchtebene Lage und Größe der Unwucht, wie das dem Fachmann bekannt ist.Such a rotor 20 must be balanced and has two balancing planes 32 (Balancing level 1) and 34 (Balancing plane 2). For each balancing plane is on the shaft 22 a sensor (not shown) is arranged. A calculator 40 receives over a line 42 Signals from the balancing plane 32 and he gets over a lead 44 Signals from the balancing plane 34 , The calculator calculates from these signals 40 for each balancing plane location and size of the imbalance, as is known in the art.

Ferner ist zum Auswuchten eine Auswuchtvorrichtung 46 vorgesehen, welche zur Positionierung von Miniaturkörpern 54 in der Rotorglocke 28 dient und hier zum besseren Verständnis als eine Art Luftpistole dargestellt ist. Diese Vorrichtung 46 ist über ein geeignetes Verbindungsglied 48, beispielsweise einen Schlauch, an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen und hat zur Betätigung ein Betätigungsglied 49. Alternativ kann die Vorrichtung 46 aber auch über eine Leitung 50 mittels eines elektrischen Signals vom Rechner 40 betätigt werden. Sie kann in beliebigen Wuchtebenen aktiviert werden.Further, for balancing a balancing device 46 provided, which for positioning of miniature bodies 54 in the rotor bell 28 serves and is shown here for a better understanding as a kind of air pistol. This device 46 is via a suitable link 48 , For example, a hose connected to a compressed air source, not shown, and has to actuate an actuator 49 , Alternatively, the device 46 but also over a line 50 by means of an electrical signal from the computer 40 actuated become. It can be activated in any balancing planes.

Die Auswuchtvorrichtung 46 hat ein Magazin 52, in welchem sich die Miniaturkörper 54 befinden. Diese sind hier als Miniaturkugeln mit einem vorgegebenen Durchmesser ausgebildet, welcher gewöhnlich in einem Bereich von D = 0.3 mm bis D = 1,5 mm liegen wird. Bevorzugt wird ein Durchmesser von kleiner als 1 mm verwendet.The balancing device 46 has a magazine 52 in which are the miniature bodies 54 are located. These are formed here as miniature balls with a predetermined diameter, which will usually be in a range of D = 0.3 mm to D = 1.5 mm. Preferably, a diameter of less than 1 mm is used.

Die Miniaturkörper 54 werden aus einer Austrittsdüse 56 auf die Rotorglocke 28 geschossen, wobei sie falls erforderlich innerhalb oder vor der Düse 56 erhitzt werden können, z.B. mittels Hochfrequenz. Um ein teilweises oder vollständiges Eintreten der Miniaturkörper 54 in die Rotorglocke 28 zu ermöglichen, sind diese bevorzugt aus einem Werkstoff ausgebildet, welcher eine größere Festigkeit aufweist als derjenige Werkstoff, aus welchem die Rotorglocke 28 ausgebildet ist, beispielsweise aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff.The miniature bodies 54 be from an outlet nozzle 56 on the rotor bell 28 shot, if necessary inside or in front of the nozzle 56 can be heated, for example by means of high frequency. To a partial or complete entry of the miniature body 54 in the rotor bell 28 these are preferably made of a material which has a greater strength than the material from which the rotor bell 28 is formed, for example, of a metallic or non-metallic material.

Wenn der Rotor 20 die richtige Drehzahl hat und folglich der Rechner 40 ein entsprechendes Signal 60 erhält und abgibt, wird eine genau dosierte Menge von Miniaturkörpern 54 an ausgewählten Stellen der beiden Wuchtebenen 32, 34 in die Rotorglocke 28 geschossen, wie das 1 schematisch für die Wuchtebene 32 zeigt. Die Länge des Impulses 60 steuert dabei die Anzahl, das Gewicht und die Lage der geschossenen Miniaturkörper 54.If the rotor 20 has the right speed and consequently the calculator 40 a corresponding signal 60 receives and delivers, is a precisely metered amount of miniature bodies 54 at selected points of the two balancing planes 32 . 34 in the rotor bell 28 shot like that 1 schematically for the balancing plane 32 shows. The length of the pulse 60 controls the number, weight and position of the shot miniature body 54 ,

Es wird darauf hingewiesen, dass das Auswuchten an den beiden Wuchtebenen 32, 34 mit jeweils gleich großen Miniaturkörpern 54 hier nur beispielhaft beschrieben ist. Generell erfolgt die Ermittlung der Unwuchten an mindestens einer Wuchtebene, wobei Miniaturkörper 54 mit unterschiedlichen Durchmessern zum Auswuchten des Rotors 20 in beliebigen Ebenen an der Rotorglocke 28 positioniert werden können, wie nachfolgend bei 4 beispielhaft beschrieben ist. Diese Positionierung kann sowohl im Stillstand, als auch während einer Drehbewegung der Rotorglocke 28 erfolgen.It should be noted that the balancing at the two balancing planes 32 . 34 each with equal sized miniature bodies 54 is described here only as an example. In general, the determination of the unbalances is carried out on at least one balancing plane, wherein miniature bodies 54 with different diameters for balancing the rotor 20 in any plane on the rotor bell 28 can be positioned as below 4 is described by way of example. This positioning can be both at a standstill, as well as during a rotary movement of the rotor bell 28 respectively.

2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Austrittsdüse 56 und der Rotorglocke 28 zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Wuchtvorgangs. Hierbei wird beispielsweise ein kugelförmiger Miniaturkörper 54' von der Auswuchtvorrichtung 46 durch die Austrittsdüse 56 in Richtung eines Pfeils 62 auf die Rotorglocke 28 geschossen. 2 shows an enlarged detail view of the outlet nozzle 56 and the rotor bell 28 to illustrate a balancing operation according to the invention. Here, for example, a spherical miniature body 54 ' from the balancing device 46 through the outlet nozzle 56 in the direction of an arrow 62 on the rotor bell 28 shot.

Wie aus 2 ersichtlich, sind in verschiedenen Ebenen der Rotorglocke 28 bereits unterschiedliche Miniaturkörper 54'', 54''', 54'''' und 54,'''' positioniert, welche beispielhaft verschiedene Durchmesser aufweisen. Durch diese Positionierung kann an einzelnen Stellen der Glocke 28 eine kleine Aufrauung auftreten, die sich geräuschmäßig nicht bemerkbar macht, sondern vielmehr die Strömungseigenschaften des Rotors 20 verbessert und somit die Verlustleistung durch Luftreibung verringert.How out 2 can be seen, are in different levels of the rotor bell 28 already different miniature bodies 54 '' . 54 ''' . 54 '''' and 54 , '''' positioned, which for example have different diameters. Through this positioning can at individual points of the bell 28 a small roughening occur which makes no noise, but rather the flow characteristics of the rotor 20 improves and thus reduces the power loss due to air friction.

3 zeigt, wie sich der Miniaturkörper 54' in den Werkstoff der Rotorglocke 28 eingräbt. 3 shows how the miniature body 54 ' in the material of the rotor bell 28 digs.

4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Auswuchtvorrichtung 46', welche beispielhaft fünf unterschiedliche Magazine 72'', 72''', 72'''', 72''''', 72'''''' aufweist, welche beispielhaft Miniaturkugeln 54'', 54''', 54'''', 54''''', 54'''''' mit verschiedenen Durchmessern enthalten. 4 shows a preferred embodiment of a balancing device 46 ' , which exemplifies five different magazines 72 '' . 72 ''' . 72 '''' . 72 ''''' . 72 '''''' having, for example, miniature balls 54 '' . 54 ''' . 54 '''' . 54 ''''' . 54 '''''' included with different diameters.

Jedes der Magazine 72'', 72''', 72'''', 72''''', 72'''''' weist eine Schließvorrichtung 74'', 74''', 74'''', 74''''', 74'''''' auf, welche über eine entsprechende Leitung 76'', 76''', 76'''', 76''''', 76'''''' mittels eines elektrischen Signals vom Rechner 40 betätigt wird. Somit können die Magazine 72'', 72''', 72'''', 72''''', 72'''''' unabhängig voneinander geöffnet bzw. geschlossen werden. Der Rechner 40 kann somit jeweils nach Ermittlung einer Unwucht präzise bestimmen, welche der Miniaturkugeln 54'', 54''', 54'''', 54''''', 54'''''' zum Auswuchten erforderlich sind. Diese werden beim Auswuchten durch selektive Ansteuerung der Schließvorrichtungen 74'', 74''', 74'''', 74''''', 74'''''' nacheinander in die Auswuchtvorrichtung 46' eingeführt und von dieser über die Austrittsdüse 56 auf die Rotorglocke 28 geschossen. Im dargestellten Beispiel wird eine der Miniaturkugeln 54'' ausgewählt und durch die Düse 56 in Richtung eines Pfeils 62' auf die Rotorglocke 28 geschossen.Each of the magazines 72 '' . 72 ''' . 72 '''' . 72 ''''' . 72 '''''' has a locking device 74 '' . 74 ''' . 74 '''' . 74 ''''' . 74 '''''' on, which via a corresponding line 76 '' . 76 ''' . 76 '''' . 76 ''''' . 76 '''''' by means of an electrical signal from the computer 40 is pressed. Thus, the magazines can 72 '' . 72 ''' . 72 '''' . 72 ''''' . 72 '''''' be opened or closed independently. The computer 40 Thus, after determining an imbalance can thus determine precisely which of the miniature balls 54 '' . 54 ''' . 54 '''' . 54 ''''' . 54 '''''' are required for balancing. These are when balancing by selective control of the closing devices 74 '' . 74 ''' . 74 '''' . 74 ''''' . 74 '''''' successively in the balancing device 46 ' introduced and from this via the outlet nozzle 56 on the rotor bell 28 shot. In the example shown becomes one of the miniature balls 54 '' selected and through the nozzle 56 in the direction of an arrow 62 ' on the rotor bell 28 shot.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.By nature are in the Under the present invention multiple modifications and modifications possible.

Claims

A collectorless external rotor motor, comprising: an inner stator; a permanent-magnet outer rotor separated from the inner stator by an air gap ( 20 ), in which a rotor magnet ( 26 ) and a holder ( 28 ) are provided for this, which holder ( 28 ) Has surfaces which are open to the outside; and miniature bodies ( 54 ), which are provided at predetermined locations of these outwardly open surfaces and at least partially embedded in these.

Motor according to claim 1, in which the miniature bodies ( 54 ) are substantially the same size.

Motor according to claim 1 or 2, wherein at least two different miniature bodies ( 54 ) have different sizes.

Motor according to one of the preceding claims, in which the miniature bodies ( 54 ) are formed as balls or the like.

A motor according to claim 4, wherein the miniature balls in their majority a diameter between about 0.3 mm and about 1.5 mm.

Motor according to one of the preceding claims, in which the holder ( 28 ) of a first material and the miniature body ( 54 ) are formed of a second material, of which the latter has a greater strength.

An engine according to claim 6, wherein the first material a plastic is.

An engine according to claim 6 or 7, wherein the second Material is a metal.

A motor as claimed in any one of the preceding claims, wherein fan blades (14) extend away from the outwardly open surfaces. 30 ) extend outwards.

Motor according to one of the preceding claims, in which the rotor ( 20 ) including the embedded miniature bodies ( 54 ) is substantially free of an imbalance.

Motor according to one of the preceding claims, in which the miniature bodies ( 54 ) essentially in two levels ( 32 . 34 ) are arranged, which are perpendicular to the axis of rotation of the rotor ( 20 ) and have a predetermined distance from each other.