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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere Außenläufer-Motor,
mit einer Grundplatte, mit einer von der Grundplatte vorstehenden
Hülse,
auf deren Außenumfang
ein Stator angeordnet ist und an deren Innenumfang wenigstens ein
Lager zur Aufnahme der Rotor-Welle angeordnet ist.
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Bei
einem solchen Außenläufermotor
ist das Lager am Innenumfang der Hülse fixiert. Das Lager kann
beispielsweise ein Wälz-
oder Gleitlager sein. Es ist bekannt das Lager an seinem Außenumfang
zu verkleben. Da ein maschineller Klebstoffauftrag nur schwer realisierbar
ist, wird der Klebstoff in der Regel von Hand aufgetragen, wodurch
die Herstellung langsam und teuer ist. Zudem besteht dabei die Gefahr,
insbesondere bei Kleinmotoren, dass Klebstoff in das Lager gelangt,
wodurch es unbrauchbar wird.
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Es
ist auch bekannt, das Lager in die Hülse einzupressen. Dabei muss
jedoch die Hülse
auf Presspassung, sprich in sehr engen Toleranzen, gefertigt sein.
Dadurch verteuert sich deren Herstellung wesentlich, da unter Umständen mehrere
Bearbeitungsschritte an der Hülse
erforderlich sind, wie beispielsweise Bohren, Fräsen und/oder Reiben um die Passung
zu erreichen. Zudem muss die Hülse
den hohen Presskräften
standhalten können,
weshalb die Materialwahl und die Formgebung gewissen Einschränkungen
unterliegen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher einen Elektromotor zu schaffen, bei dem
das Lager einfach, schnell und sauber befestigbar ist und dazu an
die Hülse
keine besonderen Anforderungen gestellt sind und die daher kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Lager durch ein Haltemittel in der Hülse gehalten ist und das Haltemittel
durch wenigstens ein Befestigungsmittel an der Hülse fixiert ist.
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Das
Lager wird dabei durch das Haltemittel in seiner Lage gehalten und
durch das Befestigungsmittel fixiert. Das Lager ist dabei lediglich
lose in die Hülse
eingelegt. Dazu werden an die Hülse
keine speziellen Anforderungen gestellt, so dass auch keine aufwändige Nachbearbeitung
erforderlich ist. Da zudem keine Presskräfte auftreten, sind auch das Material
der Hülse
und deren Formgebung in weiteren Bereichen wählbar. Die Fixierung durch
das Befestigungsmittel erfolgt bevorzugt durch eine kraftschlüssige Verbindung
zur Hülse,
bei der jedoch keine hohen Belastungen auf die Hülse auftreten. Alternativ dazu
sind auch andere Befestigungsarten denkbar, wie beispielsweise ein
Bajonettverschluss oder dergleichen kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen.
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Das
Lager ist bevorzugt am oberen Stirnende der Hülse angeordnet. Das Lager liegt
dabei im Inneren der Hülse
auf einem Absatz auf, der auch als Widerlager für das Haltemittel dient. Bei
einem Wälzlager
würde der
Außenring
auf diesem Absatz aufliegen.
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Da
der Innenumfang der Hülse
und das Lager kreisförmig
sind, ist es vorteilhaft, wenn auch das Haltemittel im Wesentlichen
scheibenförmig
ausgebildet ist, damit es einfach auf dem Lager positioniert werden
kann. Das Haltemittel muss dabei eine Mittelöffnung zum Durchführen der
Rotor-Welle aufweisen. Das Haltemittel kann jedoch auch eine beliebig
andere Form aufweisen, beispielsweise drei- oder mehreckig sein.
Insbesondere kann auch die Mittelöffnung von einer Kreisform
abweichen.
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Zum
Halten des Lagers liegt das Haltemittel axial auf dem Lager auf.
Bei einem Wälzlager
liegt das Haltemittel auf dem Außenring auf, so dass der Außenring
zwischen dem Haltemittel und dem Absatz der Hülse fest eingeklemmt ist. Das
Haltemittel kann dabei den Spalt des Lagers zwischen Innen- und
Außenring
teilweise oder vollständig
abdecken, so dass dadurch zusätzlich
ein gewisser Schutz vor Verschmutzung der Wälzkörper innerhalb des Lagers gegeben
ist.
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Zweckmäßigerweise
weist die Hülse
einen axial über
das Lager vorstehenden, umlaufenden Rand auf. Dadurch ist das Lager
nicht bündig
mit dem Stirnende der Hülse,
sondern liegt in dieser versenkt.
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Am
Haltemittel ist vorzugsweise eine umlaufende Nut angeordnet. Beim
Aufsetzen des Haltemittels auf das Lager greift der Rand der Hülse zweckmäßigerweise
in die Nut des Haltemittels ein. Dadurch ist eine einfache Positionierung
des Haltemittels und des Lagers möglich.
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Das
Haltemittel ist zweckmäßigerweise
flach ausgebildet, so dass die Nut in axialer Richtung aus der Haltemittel-Ebene
hervorsteht. Der flache Teil des Haltemittels liegt innerhalb der
Hülse auf
dem Lager auf. Damit das Befestigungsmittel trotzdem an der durch
die in axialer Richtung überstehende
Nut verdeckten Hülse
fixiert werden kann, ist es zweckmäßig, wenn die Nut in Umfangsrichtung
mehrere radiale Durchgriffe hat, durch die das Befestigungsmittel
an der Hülse
angreifen kann.
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Die
Durchgriffe können
dabei beispielsweise Löcher
in den Nutwänden
oder segmentweise Unterbrechungen der Nut in Umfangsrichtung sein.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Stator ebenfalls
durch das Haltemittel gehalten. Der Stator reicht am Außenumfang
der Hülse
axial bis unter den Rand der Hülse.
Zweckmäßigerweise
liegt das Haltemittel axial auf dem Stator auf. Dadurch wird der
Stator auf der Hülse
axial fixiert. Das Haltemittel ist vorzugsweise nicht vollständig starr
ausgebildet, so dass sämtliche
Längentoleranzen
bei der Befestigung des Haltemittels automatisch ausgeglichen werden
können.
Vorzugsweise liegt der äußere Rand
der Nut, der über
den Rand der Hülse
greift, auf dem Stator auf.
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Es
ist jedoch auch denkbar, dass der Rand der Hülse mehrere Durchgriffe aufweist,
durch die Teile des Haltemittels durchgreifen und auf dem Stator
aufliegen. Dadurch ist eine Nut am Haltemittel nicht notwendig.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung sind Haltemittel und Befestigungsmittel durch separate
Bauteile gebildet, wobei das Befestigungsmittel axial auf das Haltemittel
aufsetzbar ist. Dadurch werden eine einfache Montage der Bauteile
sowie eine kostengünstige
Herstellung der Bauteile er möglicht.
Das Lager und das Haltemittel können
einfach lose in die Hülse
eingelegt werden. Dort werden sie erst durch das zusätzliche
Befestigungsmittel in ihrer Lage fixiert.
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Das
Befestigungsmittel kann beispielsweise ein Federring oder eine Klemme
sein.
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In
einer Ausführung
weist das Befestigungsmittel mehrere Vorsprünge auf, die am Innenumfang der
Hülse angreifen.
Die Vorsprünge
bilden dabei mit der Hülse
eine kraftschlüssige
Verbindung, die beispielsweise durch elastische Verformung des Befestigungsmittels
und der dadurch erzeugten Federkraft entsteht. Dabei kann das Befestigungsmittel
auch soweit verformt werden, dass eine Demontage nicht mehr ohne
Zerstörung
des Befestigungsmittels möglich
ist.
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Insbesondere
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorsprünge des Befestigungsmittels
durch die Durchgriffe der Nut an dem Innenumfang des Rands angreifen.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführung der
Erfindung sind Haltemittel und Befestigungsmittel einteilig ausgebildet.
Dadurch ist nur noch ein einzelnes Teil zum Halten und Fixieren
des Lagers und gegebenenfalls des Stators notwendig, wodurch die Herstellungskosten
zusätzlich
reduziert werden.
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Die
integrierten Befestigungsmittel an dem Haltemittel können vielfältige Ausgestaltungen
haben. In einer vorzugsweisen Ausführung sind an dem Haltemittel
mehrere Vorsprünge
angeordnet, die am Innenumfang des Rands angreifen. Die Vorsprünge werden
beim Einführen
in die Hülse
elastisch verformt und bewirken dadurch eine kraftschlüssige Verbindung
aufgrund der Federkraft zwischen Hülse und Haltemittel.
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Vorzugsweise
sind die Vorsprünge
in den Durchgriffen der Nut angeordnet.
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Das
Haltemittel und/oder die Befestigungsmittel sind bevorzugt aus Federstahl
hergestellt. Dadurch wird beim Haltemittel ein Mindestmass an Elastizität gewährleistet,
so dass Längentoleranzen am
Stator und/oder der Hülse
einfach ausgeglichen werden können.
Bei dem Befestigungsmittel sorgt der Federstahl für ausreichende
Klemmkräfte
zu der Hülsen-Innenwand.
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Es
sind jedoch auch andere Materialien denkbar, deren Elastizitätsbereich
durch das Ausgleichen von Längentoleranzen
nicht überschritten
wird.
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Zweckmäßigerweise
sind das Haltemittel und/oder die Befestigungsmittel in einem Stanz-Biegeprozess
hergestellt. Dadurch wird eine einfache und kostengünstige Herstellung
ermöglicht,
so dass der erfindungsgemäße Elektromotor
insgesamt einfach, sauber und schnell montierbar ist und die Herstellung
der einzelnen Motorbauteile kostengünstig realisierbar ist.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Außenläufermotors,
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2 eine
Detailansicht des Lagers am oberen Hülsenrand,
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3 und 4 Aufsicht
und Schnitt eines erfindungsgemäßen Haltemittels,
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5 und 6 Aufsicht
und Schnitt eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels,
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7 eine Schräg-Explosionsansicht des Motors
der 1 und
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8 ein einteiliges Haltemittel mit integrierten
Befestigungsmitteln.
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In 1 ist
ein im Ganzen mit 1 bezeichneter, erfindungsgemäßer, bürstenloser
Außenläufermotor
gezeigt. Der Motor 1 weist eine Grundplatte 2 mit
einer einteilig angeformten Hülse 3 auf.
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Am
Außenumfang
der Hülse 3 ist
ein Stator 4 angeordnet. Der Stator 4 ist aus
einzelnen Blechen 5 gestapelt und hat mehrere Statorpole 6 mit
jeweils einer Statorwicklung 7.
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Innerhalb
der Hülse 3 ist
am unteren Ende ein Wälzlager 8 eingesetzt.
Am oberen Ende der Hülse 3 ist
ein weiteres Wälzlager 8 angeordnet,
das durch ein erfindungsgemäßes Haltemittel 19 gehalten
wird. In den beiden Lagern 8 ist eine Welle 9 für den Rotor 10 drehbar
gelagert. Am oberen Ende der Welle 9 ist eine Rotorglocke 11 befestigt.
Am Innenumfang der Rotorglocke 11 ist gegenüber den
Statorpolen 6 ein Ring-Permanentmagent 12 befestigt.
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Auf
der Grundplatte 2 ist eine Leiterplatte 13 befestigt,
auf der die einzelnen Statorwicklungen 7 elektrisch verschaltet
sind. Auf der Leiterplatte 13 sind unterhalb des Rotormagneten 12 zusätzlich Lagesensoren 14 angeordnet,
die zum Betrieb des bürstenlosen
Gleichstrommotors 1 notwendig sind.
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Wie
in 2 deutlicher erkennbar ist, ist das obere Lager 8 in
der Hülse 3 versenkt
und liegt mit seinem Außenring 15 auf
einem Absatz 16 innerhalb der Hülse 3 auf. Die Hülse 3 weist weiterhin
einen axial über
das Lager 8 hinausragenden, durchgehenden Rand 17 auf,
wobei sich der untere Absatz 18 des Rands 17 unterhalb
der Lageroberkante befindet.
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Dadurch
wird sichergestellt, dass das Haltemittel 19 auf dem Außenring 15 des
Lagers 8 aufliegt und nicht auf dem Absatz 18 des
Rands 17.
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Das
Haltemittel 19 ist im Detail in 3 und 4 gezeigt.
Im Wesentlichen ist das Haltemittel 19 eine kreisförmige Scheibe 20,
deren Rand zu einer in axialer Richtung offenen Nut 21 umgebogen
ist. Die Halte-Scheibe 19 weist zudem eine Mittelöffnung 27 für die Rotor-Welle 9 auf.
Die Nut 21 weist in Umfangsrichtung mehrere Durchgriffe 22 auf.
Wie in 2 zu sehen ist, liegt die Scheibe 20 axial
auf dem Außenring 15 des
Lagers 8 auf, wobei die Nut 21 den vorstehenden
Rand 17 der Hülse 3 übergreift.
Die äußere Kante 23 der
Nut 21 liegt axial auf dem Stator 3 auf und hält diesen
dadurch in seiner Lage. Die Halte-Scheibe 19 ist vorzugsweise
aus Federstahl hergestellt, so dass durch leichtes Verbiegen der
Scheibe 20 oder der Nut 21 Längentoleranzen des Stators 3 und/oder
der Lageraufnahme 16 in der Hülse 3 automatisch
ausgeglichen werden.
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Das
Haltemittel 19 wird durch einen in 5 und 6 näher gezeigten
Federring 24 als Befestigungsmittel in ihrer Position fixiert.
Der Federring 24 weist mehrere, im Beispiel sechs, leicht
gebogene, rechteckige Vorsprünge 25 auf.
Weiterhin weist der Federring 24 eine kreisförmige Mittelöffnung 28 für die Rotor-Welle 9 auf.
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Der
Federring 24 wird in Gebrauchstellung axial auf der Halte-Scheibe 20 angeordnet.
Die Vorsprünge 25 des
Federrings 24 greifen dabei durch die Durchgriffe 22 der
Halte-Scheiben-Nut 21 an
dem Innenumfang des Rands 17 an. Die Vorsprünge 25 werden
beim Einführen
des Federrings 24 in die Hülse 3 elas tisch verformt
und üben
daher eine Federkraft auf die Innenwand der Hülse 3 aus. Die umgebogenen
Vorsprünge 25 verhaken
sich dabei derart in der Hülsenwand,
dass ein Entfernen des Federrings 24 nur durch Zerstörung desselben
möglich
ist. Dementsprechend sicher und fest sind das Lager 8 und
der Stator 4 an der Hülse 3 gehalten.
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Anhand
der Explosionszeichnung der 7 ist
die Montage und die Lage der Bauteile noch einmal verdeutlicht.
Auf der Grundplatte 2 und der Hülse 3 ist die Leiterplatte 13 beziehungsweise
der Stator 4 montiert. Das obere Lager 8 wird
lose in die Hülse 3 eingelegt
und liegt dort auf dem Absatz 16 auf. Die Halte-Scheibe 19 wird
ebenfalls lose auf das Lager 8 gelegt, so dass die Nut 21 den
vorstehenden Rand 17 der Hülse 3 übergreift.
Schließlich
kann der Federring 24 in die Hülse 3 eingeklemmt
werden, wobei die Vorsprünge 25 des
Federrings 24 genau in die Durchgriffe 22 der
Nut 21 eingreifen. Die Vorsprünge 25 werden beim
Einführen
des Federrings 24 in die Hülse 3 an der Innenwand
des Rands 17 elastisch verbogen, wodurch die Klemmkraft
entsteht.
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Die
Halte-Scheibe 19 und der Federring 24 können einfach
und kostengünstig
jeweils in einem Stanz-Biegeprozess aus Federstahl hergestellt werden.
Dabei werden die Bauteile in einem Arbeitsschritt separiert und
geformt. Der Federring kann jedoch auch ein Zukaufteil sein.
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Die 8 zeigt eine alternative Ausführung eines
erfindungsgemäßen Haltemittels 26 das
gleichzeitig als Befestigungsmittel dient. Das Haltemittel 26 entspricht
dabei im Wesentlichen der Halte-Scheibe 19 der 3.
Zusätzlich
ist in jedem Durchgriff 22 der Nut 21 ein Vorsprung 25 direkt
an der Scheibe 20 angeformt. Beim Einsetzen der Halte-Klemme 26 in
die Hülse 3 werden
diese Vorsprünge 25 elastisch
verbogen und bewirken die Federkraft, die die Klemme 26 an
der Hülse 3 fixiert.
Auch diese Halte-Klemme 26 kann in einem Stanz-Biegeprozess
einfach hergestellt werden.
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Die
gezeigten Ausführungsbeispiele
stellen lediglich mögliche
Ausgestaltungen der Erfindung dar. Keineswegs ist die Erfindung
auf diese Ausführungen
beschränkt.
Vielmehr bieten sich dem Fachmann zahlreiche Variationsmöglichkeiten.
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So
sind die Vorsprünge 25 in
den Beispielen rechteckig ausgebildet, wobei aber auch beispielsweise
dreieckige, trapezförmige,
abgerundete oder dergleichen Vorsprünge eine vergleichbare Federwirkung
ermöglichen.
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Ebenfalls
ist die Form des Federrings keineswegs auf eine Kreisform beschränkt. Der
Federring kann beispielsweise auch mehreckig ausgebildet sein, wobei
unabhängig
davon auch oder nur die Mittelöffnung
mehreckig ausgeformt sein kann.
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Das
Befestigungsmittel könnte
aber auch beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Doppelkreuz.
Dabei ist es denkbar, dass das Doppelkreuz beispielsweise aus vier
einzelnen Federstäben
gebildet ist.
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Das
Befestigungsmittel könnte
aber auch ein im Vergleich zur Halte-Scheibe dickes Bauteil sein, das
durch eine Presspassung in der Hülse
fixiert ist.
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Ebenso
könnte
das Haltemittel beliebig anders geformt sein. Zum Halten des Stators
könnten beispielsweise
statt der Nut einzelne Haken oder Anker vorgesehen sein. Oder das
Haltemittel kann kreuzförmig
ausgebildet sein, was gut zu dem doppelkreuzförmigen Befestigungsmittel passen
würde.
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Denkbar
wäre auch
eine Kombination aus Halte- und Befestigungsmittel, bei der das
Haltemittel nur das Lager hält
und das Befestigungsmittel das Haltemittel fixiert und gleichzeitig
den Stator hält.
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- 1
- bürstenloser
Außenläufer-Motor
- 2
- Grundplatte
(Montageflansch)
- 3
- Hülse
- 4
- Stator
- 5
- Statorbleche
- 6
- Statorpol
- 7
- Statorwicklung
- 8
- Lager
- 9
- Welle
- 10
- Rotor
- 11
- Rotorglocke
- 12
- Ringmagnet
- 13
- Leiterplatte
- 14
- Lagesensoren
- 15
- Außenring
(Lager)
- 16
- Absatz
(Hülse)
- 17
- Rand
- 18
- Absatz
(Rand)
- 19
- Halte-Scheibe
(Haltemittel)
- 20
- Scheibe
- 21
- Nut
- 22
- Durchgriff
- 23
- äußere Nut-Kante
- 24
- Federring
(Befestigungsmittel)
- 25
- Vorsprung
- 26
- Haltemittel
(Einteilig)
- 27
- Mittelöffnung (Haltemittel)
- 28
- Mittelöffnung (Federring)