DE102008022369A1

DE102008022369A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102008022369A1
Application number: DE102008022369A
Authority: DE
Inventors: Jochen Pfann; Rainer Dr. Kimmich; Manuel Winnwa
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: DE102008022369B4

Abstract

Bei dem Elektromotor (1) ist zur Erfassung eines vom Lüfterrad (17) bei Betrieb abgegebenen periodischen magnetischen Signals eine Sensoreinheit (5) vorgesehen, die zum Schutz vor dem störenden Magnetfeld des Stators und dem einer magnetisch betätigbaren Bremse (2) von einer Abschirmung aus einem weichmagnetischen, gesinterten Pulverwerkstoff wenigstens axial zur Bremse und radial zur Rotorwelle abgeschirmt ist. Die Sensoreinheit (5) kann einen Hall-Sensor (12, 55) und einen Wiegand-Sensor (11, 56) aufweisen, wobei zumindest in der Nähe des Hall-Sensors (12, 55) eine Ausformung an der Abschirmung (16, 53) ausgebildet sein kann, die an einem Ende eine stark gekrümmte Oberfläche hat und dadurch die magnetischen Feldlinien in der Nähe des Sensors (11, 12, 55, 56) bündelt und so das Messsignal verstärkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Motorwelle, einer Sensoreinheit zur Erfassung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels der Motorwelle, einem auf der Motorwelle befestigten Lüfterrad und einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse für die Motorwelle, wobei das Lüfterrad wenigstens einen mit dem Lüfterrad mitbewegten Permanentmagneten hat, das Magnetfeld des wenigstens einen Permanentmagneten durch die Sensoreinheit detektierbar ist, die Sensoreinheit zwischen der elektromagnetisch betätigbaren Bremse und dem Lüfterrad angeordnet ist und die Sensoreinheit ein Abschirmelement aufweist, wobei das Abschirmelement die Sensoreinheit auf deren zur Motorwelle und zur elektromagnetisch betätigbaren Bremse gelegenen Seiten und den in Umlaufrichtung der Motorwelle orientierten Seiten gegen Magnetfelder abschirmt und und wenigstens bereichsweise auf der zum Lüfterrad orientierte Seite der Sensoreinheit eine Durchtrittsöffnung für Magnetfelder formt, insbesondere wenigstens die zum Lüfterrad orientierte Seite der Sensoreinheit nicht abschirmt.
Derartige Elektromotoren sind bekannt aus der DE 10 2006 030 737 A1 , wobei ein Wiegand-Sensor in einer dünnen Tasche aus Stahlblech oder dergleichen vorgesehen ist, um den Sensor sehr nahe an der Bremse vorzusehen.
Die allgemeine Verwendung von Impulsdrahtzählern als Umdrehungszähler ist beispielsweise aus der DE 10 2005 006 419 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit einer störungsarm betreibbaren, kostengünstigen Drehzahlerfassung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtiges Merkmal der Erfindung eines Elektromotors der eingangs genannten Art ist, dass das Abschirmelement aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff gefertigt ist. Als weichmagnetischer Pulververbundwerkstoff ist ein in einem Sinterprozess pulvermetallurgisch herstellte ferromagnetischer Kernwerkstoff verwendbar. Das Abschirmelement wird vorzugsweise als Grünling durch Pressen vorgeformt und anschließend gesintert, also durch Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und ausgehärtet. Die Abschirmung ist vorteilhaft aus einem Eisenpulverkern aus Reineisen, einem MPP-Kern aus 81% Nickel, 17% Eisen, 2% Molybdän, einem High-Flux-Kern aus 50% Nickel und 50% Eisen, einem Sendust-Kern aus 85% Eisen, 9,5% Silicium und 5,5% Aluminium oder einem Aluminium-Grauguss-Kern fertigbar, wobei die angegebenen Gewichts-Prozente lediglich ungefähre Angaben darstellen und Abweichungen hiervon ebenso vorteilhaft verwendbar sind.
Die Abschirmung verhindert vorteilhaft, dass die starken Magnetfelder vom Stator, die durch die Rotorwelle nach außen geleitet werden, und von der elektromagnetisch betätigbaren Bremse eine Winkellagebestimmung der Rotorwelle durch die Sensoreinheit nicht stören. Es ist somit eine höhere Genauigkeit der Winkellagebestimmung erreichbar. Mit der beschriebenen Abschirmung ist es überhaupt erst möglich, für die Sensoreinheit einen Wiegand-Sensor einzusetzen, der eine erhöhte Winkelauflösung durch den für ihn typischen mehrstufigen Umklappprozess in Mantel und Seele des Messdrahts ermöglicht.
Von Vorteil ist dabei, dass die Korngrenzen zwischen den körnigen Bestandteilen des Sintermaterials das Auftreten von Wirbelströmen verhindern, wodurch sich die Abschirmung und die gesamte Sensoreinheit trotz der vorhandenen starken Magnetfelder von Elektromotor und Bremse nur geringfügig erwärmt. Weiter ist die Abschirmung mit einer gegenüber einer Ausführung aus ferritischem Blech komplexeren, der Problemstellung und den Platzverhältnissen in einem Elektromotor besser angepassten Formgebung ausbildbar. Die Formgebung erlaubt insbesondere eine platzsparende Abschirmung der Sensoreinheit, da keine minimalen Biegeradien wie bei der Verwendung von ferritischen Blechen eingehalten werden müssen. Schließlich wird eine kostengünstige Herstellung ermöglicht, weil unter Umständen auf eine Nachbearbeitung der Sinterstücke verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist die Sensoreinheit in dem Zwischenraum zwischen Lüfterrad und Bremse angeordnet, der für den Handlüfthebel der Bremse vorgesehen ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement, also die Abschirmung, eine vorzugsweise ebene Grundplatte hat, welche die Sensoreinheit zur elektromagnetisch betätigbaren Bremse magnetisch abschirmt. Die ebene, plattenförmige Ausbildung der Grundplatte bietet den Vorteil, dass über der Grundplatte nahe der Grundplatte ein Bereich ausgebildet ist, der im Wesentlichen frei von magnetischen Störfeldern ist. Diese Grundplatte ist vorteilhaft als mechanisch stabile Montagefläche für die Komponenten der Sensoreinheit verwendbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an die Grundplatte ein doppelwandiger Kragen aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff angeformt ist, welcher die Sensoreinheit nach wenigstens drei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen umgibt und magnetisch abschirmt, wobei eine der Raumrichtungen zur Motorwelle zeigt und die anderen beiden Raumrichtungen in Umlaufrichtung der Motorwelle zeigen. Die Außenwand des doppelwandigen Kragens leitet den Hauptanteil der magnetischen Störfeldlinien an der Sensoreinheit vorbei. Durch die Lücke zwischen Außenwand und Innenwand, wobei beide Wände mit der Grundplatte stabil verbunden sind, ist die Innenwand magnetisch von den Störfeldern entkoppelt. Somit ist die Abschirmung der Sensoreinheit gegen Störungen von der Antriebseinheit nochmals verbessert. Die Verwendung von isolierenden Zwischenlagen mit Nomex-Papier oder dergleichen ist verzichtbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Grundplatte eine Platine mit den elektronischen Bauteilen der Sensoreinheit trägt. Somit sind die elektronischen Schaltelemente für die Auswertung bzw. Umsetzung der Sensorsignale magnetisch geschirmt und mechanisch geschützt angeordnet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Bauteile der Sensoreinheit auf einer Platine angeordnet sind, wobei die Platine parallel zur Laufebene des Lüfterrads ausgerichtet ist. Somit können die Sensorelemente auf der Platine verteilt und insbesondere versetzt angeordnet werden, wodurch eine Drehrichtungsbestimmung der Rotorwelle ermöglicht ist. Zudem wird durch die Ausrichtung der Platine parallel zur Laufebene des Lüfterrads ein geringes äußere Baumaß der Sensoreinheit erreicht.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit einen Wiegand-Sensor und/oder wenigstens ein Hall-Element, insbesondere wenigstens zwei gekreuzt angeordnete und/oder voneinander radial und/oder in Umfangsrichtung beabstandete Hall-Sensoren, hat und/oder der wenigstens eine Hall-Sensor und der Wiegand-Sensor auf gegenüberliegenden Seiten einer Platine angeordnet sind und/oder auf der Platine eine Auswerteelektronik, insbesondere wenigstens ein Halbleiterbaustein, angeordnet ist, mit welchem die Signale der Sensoren auswertbar sind. Durch die Kombination von Hall-Sensoren und Wiegand-Sensoren ist eine Drehwinkelerfassung durch zwei unterschiedliche Messverfahren durchführbar, wodurch die Erfassungsgenauigkeit erhöhbar und die Ausfallrate verringerbar ist. Durch die Kombination ist ferner eine einfache, verbesserte Drehsinnerfassung durchführbar, und es ist die hohe Winkelauflösung des Wiegand-Sensors durch eine grobe Vormessung mit den Hall-Sensoren begleitbar, wobei beispielsweise die Auswertung des Wiegandsensors lediglich in den Auslösefenstern des Hall-Sensors oder der Hall-Sensoren erfolgt. Durch die gekreuzte Anordnung von Hall-Sensoren sind unterschiedliche Komponenten der mitbewegten Magnetfelder der magnetischen Fähnchen im Lüfterrad erfassbar, und durch den Versatz der Sensoren gegeneinander sind Drehsinn und Absolutmomentanwert der Rotation der Rotorwelle bestimmbar. Durch die Anordnung der Auswerteelektronik oder Teilen davon im abgeschirmten Bereich ist außerdem die Induktion von Störsignalen in den Sensorzuleitungen vermeidbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Hall-Sensor auf der dem wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads zugewandten Seite der Platine, also Leiterplatte, angeordnet ist und/oder der Wiegand-Sensor auf der dem wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads abgewandten Seite der Platine angeordnet ist. Somit ist der Wiegand-Sensor geschützt angeordnet, während der Hall-Sensor das Magnetfeld vom Lüfterrad besser erfassen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Grundplatte eine zur Sensoreinheit, insbesondere zur Platine, weisende und von der Grundplatte abstehende Ausformung aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff angeformt ist, durch welche die Feldlinien des wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads beim Passieren der Sensoreinheit in einem Bereich der Sensoreinheit gebündelt werden, insbesondere wobei die Ausformung an der Grundplatte unterhalb des wenigstens einen Hall-Sensors angeordnet ist. Die Ausformung bildet somit an ihrem freien, über der Grundplatte abstehenden Ende eine abgestumpfte Spitze, an deren gekrümmten Flächen die austretenden Magnetfeldlinien eine besonders hohe Flächendichte aufweisen. Wird nun die Ausformung unterhalb eines Sensors oder in räumlicher Nähe zu dem Sensor angeordnet, so treten die zu messenden Feldlinien bevorzugt nahe dem Sensor aus dem Abschirmungsmaterial aus und führen somit zu einem stärkeren Messsignal im Sensor. Das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis ist somit verbessert. Durch die Anordnung der Ausformung auf der Grundplatte ist die Ausformung notwendig von dem kragenförmigen Rand der Abschirmung umgeben. Somit treten in die Ausformung bevorzugt nur magnetische Feldlinien ein bzw. aus ihr heraus, die von einem direkt über der Ausformung befindlichen Dipol herrühren. Andere Magnetfeldlinien werden durch die Grundplatte um die Ausformung herum geführt. Somit bündelt die Ausformung nur die zu messenden Magnetfeldlinien eines vorbeipassierenden magnetischen Fähnchens im Lüfterrad und nicht die störend Feldlinien des Elektromotors oder der Bremse.
Vorzugsweise hat das Lüfterrad zwei, drei, vier, fünf, oder mehr als fünf, beispielsweise vierundzwandig oder mehr, derartige Fähnchen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass durch den wenigstens einen Hall-Sensor oder die wenigstens zwei Hall-Sensoren die senkrecht auf der Platine stehende Komponente eines Manetfelds erfassbar ist und/oder durch den Wiegand-Sensor eine parallel zur Platine ausgerichtete Komponente eines Magnetfelds, vorzugsweise die Radialkomponente oder die in Umfangsrichtung zeigende Komponente, erfassbar ist. Durch die beschriebene Anordnung ist eine erhöhte Selektivität für das Messsignal gegenüber den störenden Einflüssen erreichbar. Zudem können die Hall-Sensoren so platzsparend auf der Platine parallel zu dieser angeordnet werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an die Außenseite der Abschirmung, insbesondere an in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Seiten der Abschirmung, Befestigungsohren angeformt sind. Diese Befestigungsohren ermöglichen eine Befestigung der Sensoreinheit an einem Gehäuseteil des Elektromotors. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung an dem B-Lagerschild des Elektromotors befestigt ist, insbesondere über wenigstens eine an einem Befestigungsohr befestigte Stange oder dergleichen stabförmigen Halteelement, und/oder die Abschirmung am Bremsengehäuse befestigt ist oder einstückig mit diesem ausgeführt ist. Der B-Lagerschild ist hierbei das dem Austritt des zum Antrieb vorgesehenen Endes der Rotorwelle des Elektromotors gegenüberliegende Lagerschild. Die Sensoreinheit ist somit von den im Betrieb stark erschütterten Gehäuseteilen der Bremse mechanisch entkoppelt und vor Beschädigung geschützt. Da die magnetischen Feldlinien zum größten Teil in der Rotorwelle gebündelt werden, werden so die störenden Magnetfelder um den B-Lagerschild herum geführt und also um die an diesem befestigte Sensoreinheit herum geführt.
Eine Befestigung an der Bremse bietet dagegen den Vorteil einer vor mechanischer Beschädigung geschützten Anordnung der Sensoreinheit.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Permanentmagnete des Lüfterrads radial ausgerichtet sind und/oder paarweise mit entgegengesetzter Polarität angeordnet sind. Diese Anordnung hat sich als besonders vorteilhaft für die fehlerarme Auslösung des Umklapp-Messsignals im Wiegand-Draht erwiesen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung an ihrer radial äußeren Seite eine Ausnehmung hat, die eine Öffnung zu dem Sensor bzw. den Sensoren der Sensoreinheit bildet. Somit ist eine einfach zugängliche Möglichkeit für die Führung der Anschlusskabel geschaffen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung auf der zum Lüfterrad weisende Seite geöffnet ist. Somit ist das Messsignal der Fähnchen störungsfrei erfassbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung einstückig ausgebildet ist. Somit ist eine mechanisch stabile Abschirmeinheit bereitgestellt, die in wenigen Herstellungsschritten herstellbar ist und die daher kostengünstig, insbesondere ohne Nachbearbeitung aus einem Grünling, fertigbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung die Sensoreinheit auf der offenen Seite axial überragt oder mit dieser abschließt. Somit wird eine möglichst umfassende Abschirmung der Sensorelemente der Sensoreinheit bei gleichzeitiger Wahrung der Sensorempfindlichkeit für die magnetischen Fähnchen im Lüfterrad erreicht.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Sensoreinheit in Gebrauchslage in Aufsicht auf Bremse und B-Lagerschild,
2 die erfindungsgemäße Sensoreinheit gemäß 1 mit Bremse und B-Lagerschild von der Seite,
3 eine Einzelansicht der Sensoreinheit gemäß 1 aus axialer Richtung,
4 eine Einzelansicht der Sensoreinheit gemäß 3 von der Seite,
5 eine weitere erfindungsgemäße Sensoreinheit in einer Schrägansicht und
6 die Sensoreinheit gemäß 5 in einer Schnittansicht.
1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Motoreinheit in Aufsicht auf den B-Lagerschild bei abgenommenem Lüfterrad. Der B-Lagerschild wird in der Darstellung durch den Spulenkörper 2 einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse verdeckt. Die nicht dargestellte Rotorwelle ist durch die mittige Öffnung im Spulenkörper 2 gesteckt.
Die Bremse ist zusätzlich manuell durch einen Lüftmechanismus 3 mit einem Handhebel 4 betätig bar.
Ein als Sensoreinheit ausgebildeter Geber 5 ist mit an den Ohren 9 angreifenden Stiften 10 an dem B-Lagerschild 18 befestigt. Der Geber 5 hat eine im Verlauf U-förmig geführte Abschirmung 6 und eine zu dieser parallel geführte Abschirmung 7, die durch eine mit Luft befüllte Nut 8 voneinander getrennt sind.
Die äußere Abschirmung 6 und die innere Abschirmung 7 umgeben eine Leiterplatte 11 an drei Seiten. Die Leiterplatte 11 trägt auf ihrer Oberseite einen Hall-Sensor 12 und weitere elektronische Bauelemente zur Einstellung des Arbeitspunktes der Sensoren des Gebers 5 sowie zum Auslesen der Sensorsignale.
Die Abschirmungen 6, 7 sind radial nach außen offen und bieten Platz für die Zuführung von elektrischen Anschlusskabeln.
2 zeigt eine Seitenansicht der Motoreinheit 1 gemäß 1. Für eine übersichtliche Darstellung wurde die Rotorwelle der Motoreinheit 1 nicht eingezeichnet.
Der Geber 5 ist in dem Zwischenraum zwischen dem Spulenkörper 2 und dem Lüfterrad 17 angeordnet, der üblicherweise für den manuellen Luftmechanismus 3 der Bremse vorgesehen ist. Der Geber 5 wird durch zwei Stifte 10 an dem B-Lagerschild 18 der Motoreinheit 1 gehalten, wobei die Stifte 10 den Spulenkörper 2 übergreifen und axial überragen, ohne ihn zu berühren. Die Stifte 10 sind mit den Ohren 9 formschlüssig verbunden, beispielsweise durch Nieten oder Schrauben oder dergleichen. Hierzu ist in die Ohren 9 jeweils eine Bohrung 20 eingebracht, welche die Enden der Stifte 10 aufnimmt.
Die Ohren 9 sind an der äußeren Abschirmung 6 angeformt.
In dem Lüfterrad 17 sind entlang des Umfangs in regelmäßigen Abständen nicht weiter ersichtliche Permanentmagnete eingebracht oder eingegossen, die beim Passieren des Gebers 5 ein magnetisches Signal erzeugen und somit als magnetische Geberfähnchen wirken. Die radiale Position des Gebers 5 ist durch die radiale Position dieser magnetischen Geberfähnchen bestimmt, wobei die Abschirmung des Gebers 5 zum Lüfterrad 17 hin offen ist, um das Magnetfeld der Geberfähnchen zu erfassen.
3 zeigt in einer Detailansicht den Geber 5 von oben, das heißt vom Lüfterrad 17 aus, und 4 den Geber 5 schräg in einer Seitenansicht.
Auf der Leiterplatte 11 sind eine Hall-Sensor 12, ein programmierbarer Speicherbaustein oder FPGA, also field programmable gate array, 12 und weitere elektronische Bausteine 22 angeordnet.
Die Leiterplatte 11 ist auf einen Absatz 15 in der inneren Abschirmung 7 aufgesetzt und schließt somit einen Hohlraum 23 gegen das Lüfterrad 17 ab. In dem Hohlraum 23 und somit unterhalb der Leiterplatte 11 ist ein Wiegand-Sensor 13 angeordnet.
Die Leiterplatte 11 ist entlang ihres Randes mit dem Absatz 15 verklebt und somit fest gehalten.
Durch Vergleich mit der Einbaulage des Gebers 5 gemäß 1 wird deutlich, dass der Wiegand-Sensor 13 in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehbewegung der Motoreinheit 1 angeordnet ist, während der Hall-Sensor 12 eine Komponente des Magnetfelds erfasst, die senkrecht auf der Leiterplatte 11 steht. Das FPGA 21 wertet die Sensorsignale aus und ermittelt hieraus vorzugsweise digital weiterverarbeitbare Werte, die die Drehzahl und/oder der Winkelposition und/oder den Drehsinn des Lüfterrads 17 und somit der Rotorwelle, mit der dieses fest verbunden ist, charakterisieren.
Der Hohlraum 23 wird zur Bremse hin von einem eine Grundplatte bildenden Boden 16 abgeschlossen, mit dem die innere Abschirmung 7 und die äußere Abschirmung 6 einstückig verbunden sind. Abschirmungen 6 und 7 und der Boden 16 bilden somit ein Abschirmelement.
Die Abschirmungen 6, 7 sind hierzu als doppelwandiger Kragen an den Boden 16 angeformt und stehen etwa rechtwinklig von diesem ab. Die Doppelwandigkeit wird durch eine bis zum Boden 16 reichende, trennende, entlang der Abschirmungen sich erstreckende Nut 8 gebildet.
Im Hohlraum 23 ist unterhalb des Hall-Sensors 12 eine ungefähr zylinderförmige Ausformung 14 am Boden 16 ausgeformt. Es sind auch quaderförmige Ausformungen vorsehbar. Diese Ausformung 14 bündelt Magnetfeldlinien, die durch die Leiterplatte 11 treten, in der Nähe des Hall-Sensors 12 derart, dass diese bevorzugt durch den Hall-Sensor 12 verlaufen.
Die aus den Abschirmungen 6 und 7 und dem Boden gebildete Abschirmung des Gebers 5 ist aus einem weichmagnetischen Pulverwerkstoff oder aus sintermetallischem Verbundwerkstoff SMC gefertigt und bildet an der radial nach außen weisenden Seite eine Öffnung 19, durch die Anschlusskabel zum Betrieb des Gebers 5 führbar sind, und durch die Magnetfeldlinien von den passierenden magnetischen Geberfähnchen im Lüfterrad 17 in den messempfindlichen Raum des Gebers 5 treten können.
5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches statt des Gebers 5 in 1 und 2 einsetzbar ist.
5 zeigt hierbei eine Ansicht von schräg oben, während 6 eine Schnittansicht in Schrägdarstellung zeigt.
Der Geber 5 weist ein Abschirmelement aus weichmagnetischem Pulverwerkstoff auf, die durch eine Grundplatte 53 und eine an diese einstückig angeformte, rechtwinklig kragenförmig abstehende und sich über den gesamten Umfang der Grundplatte 53 erstreckende Wand 50 gebildet ist.
Die Wand 50 bildet eine Kabelöffnung 52, die durch eine Stufe 57 gegenüber der Innenseite der Grundplatte 53 abgesetzt ist. In Gebrauchsstellung an der Motoreinheit 1 weist die Kabelöffnung 52 radial nach außen und die Außenseite der Grundplatte 53 zum Spulenkörper 2 hin.
Am freien Ende der Wand 50 ist ein umlaufender Absatz 51 ausgeformt, in den eine Leiterplatte 54 eingesetzt ist, die mit der Wand 50 fest verbunden ist.
Somit ist im Inneren des Gebers 5 ein Hohlraum 23 gebildet, in dem ein Wiegand-Sensor 56 an der Unterseite der Leiterplatte 54 angeordnet ist. Die Längsachse des Wiegand-Sensors 56 ist senkrecht zur radialen und zur axialen Richtung der Motoreinheit ausgerichtet, also in Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotation des Lüfterrads 17.
Auf der dem Lüfterrad 17 zugewandten Oberseite der Leiterplatte 11 sind ein Hall-Sensor 55, eine Auswerteelektronik 21 sowie weitere elektronische Bauelemente 22 angeordnet.
Bei dem Elektromotor 1 ist zur Erfassung eines vom Lüfterrad 17 bei Betrieb abgegebenen periodischen magnetischen Signals eine Sensoreinheit 5 vorgesehen, die zum Schutz vor dem störenden Magnetfeld des Stators und dem einer magnetisch betätigbaren Bremse 2 von einer Abschirmung aus einem weichmagnetischen, gesinterten Pulverwerkstoff wenigstens axial zur Bremse und radial zur Rotorwelle abgeschirmt ist. Die Sensoreinheit 5 kann einen Hall-Sensor 12, 55 und einen Wiegand-Sensor 11, 56 aufweisen, wobei zumindest in der Nähe des Hall-Sensors 12, 55 eine Ausformung an der Abschirmung 16, 53 ausgebildet sein kann, die an einem Ende eine stark gekrümmte Oberfläche hat und dadurch die magnetischen Feldlinien in der Nähe des Sensors 11, 12, 55, 56 bündelt und so das Messsignal verstärkt.

1: Motoreinheit
2: Spulenkörper
3: Luftmechanismus
4: Handhebel
5: Geber
6: Abschirmung
7: Abschirmung
8: Nut
9: Ohr
10: Stift
11: Leiterplatte
12: Hall-Sensor
13: Wiegand-Sensor
14: Ausformung
15: Absatz
16: Boden
17: Lüfterrad
18: B-Lagerschild
19: Öffnung
20: Bohrung
21: FPGA
22: elektronische Bauelemente
23: Hohlraum
50: Abschirmwand
51: Absatz
52: Kabelöffnung
53: Grundplatte
54: Leiterplatte
55: Hall-Sensor
56: Wiegand-Sensor
57: Stufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006030737 A1 [0002]
- DE 102005006419 A1 [0003]

Claims

Elektromotor mit einer Motorwelle, einer Sensoreinheit zur Erfassung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels der Motorwelle einem auf der Motorwelle befestigten Lüfterrad und einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse für die Motorwelle, wobei das Lüfterrad wenigstens einen mit dem Lüfterrad mitbewegten Permanentmagneten hat, das Magnetfeld des wenigstens einen Permanentmagneten durch die Sensoreinheit detektierbar ist, die Sensoreinheit zwischen der elektromagnetisch betätigbaren Bremse und dem Lüfterrad angeordnet ist und die Sensoreinheit ein Abschirmelement aufweist, wobei das Abschirmelement die Sensoreinheit auf deren zur Motorwelle und zur elektromagnetisch betätigbaren Bremse gelegenen Seiten und den in Umlaufrichtung der Motorwelle orientierten Seiten gegen Magnetfelder abschirmt und wenigstens bereichsweise auf der zum Lüfterrad orientierte Seite der Sensoreinheit eine Durchtrittsöffnung für Magnetfelder formt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff gefertigt ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass Abschirmelement eine Grundplatte hat, welche die Sensoreinheit zur elektromagnetisch betätigbaren Bremse magnetisch abschirmt.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass an die Grundplatte ein doppelwandiger Kragen aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff angeformt ist, welcher die Sensoreinheit nach wenigstens drei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen umgibt und magnetisch abschirmt, wobei eine der Raumrichtungen zur Motorwelle zeigt und die anderen beiden Raumrichtungen in Umlaufrichtung der Motorwelle zeigen.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte eine Platine mit den elektronischen Bauteilen der Sensoreinheit trägt.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile der Sensoreinheit auf einer Platine angeordnet sind, wobei die Platine parallel zur Laufebene des Lüfterrads ausgerichtet ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit einen Wiegand-Sensor und/oder wenigstens ein Hall-Element, insbesondere wenigstens zwei gekreuzt angeordnete und/oder voneinander radial und/oder in Umfangsrichtung beabstandete Hall-Sensoren, hat und/oder der wenigstens eine Hall-Sensor und der Wiegand-Sensor auf gegenüberliegenden Seiten einer Platine angeordnet sind und/oder auf der Platine eine Auswerteelektronik, insbesondere wenigstens ein Halbleiterbaustein, angeordnet ist, mit welchem die Signale der Sensoren auswertbar sind.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hall-Sensor auf der dem wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads zugewandten Seite der Platine angeordnet ist und/oder der Wiegand-Sensor auf der dem wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads abgewandten Seite der Platine angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Grundplatte eine zur Sensoreinheit, insbesondere zur Platine, weisende und von der Grundplatte abstehende Ausformung aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff angeformt ist, durch welche die Feldlinien des wenigstens einen Permanentmagneten des Lüfterrads beim Passieren der Sensoreinheit in einem Bereich der Sensoreinheit gebündelt werden, insbesondere wobei die Ausformung an der Grundplatte unterhalb des wenigstens einen Hall-Sensors angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den wenigstens einen Hall-Sensor oder die wenigstens zwei Hall-Sensoren die senkrecht auf der Platine stehende Komponente eines Manetfelds erfassbar ist und/oder durch den Wiegand-Sensor eine parallel zur Platine ausgerichtete Komponente eines Magnetfelds, vorzugsweise die Radialkomponente oder die in Umfangsrichtung zeigende Komponente, erfassbar ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Außenseite des Abschirmelements, insbesondere an in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Abschirmelements, Befestigungsohren angeformt sind.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement an dem B-Lagerschild des Elektromotors befestigt ist, insbesondere über wenigstens eine an einem Befestigungsohr befestigte Stange oder dergleichen stabförmigen Halteelement, und/oder das Abschirmelement am Bremsengehäuse befestigt ist oder einstückig mit diesem ausgeführt ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete des Lüfterrads radial ausgerichtet sind und/oder paarweise mit entgegengesetzter Polarität angeordnet sind.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement an ihrer radial äußeren Seite eine Ausnehmung hat, die eine Öffnung zu dem Sensor bzw. den Sensoren der Sensoreinheit bildet und/oder das Abschirmelement auf der zum Lüfterrad weisenden Seite geöffnet ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement einstückig ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement die Sensoreinheit auf der offenen Seite axial überragt oder mit dieser abschließt.