DE102010038991A1

DE102010038991A1 - Elektrischer Antriebsmotor und Hausgerät mit einem derartigen Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102010038991A1
Application number: DE102010038991A
Authority: DE
Inventors: Hasan Gökcer Albayrak; Jörg Skrippek; Lothar Knopp
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator 3 und einem Rotor 2, welche in einem Gehäuse 6 angeordnet sind, wobei ein Lagerschild 7 im Gehäuse 6 angeordnet ist, wobei eine die Motorelektronik aufweisender Schaltungsträger 11 an einer dem Rotor 2 und dem Stator 3 abgewandten Außenseite 10 des Lagerschilds 7 angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken mit einem derartigen Antriebsmotor.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator und einem Rotor, welche in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei ein Lagerschild im Gehäuse angeordnet ist.
Derartig ausgebildete Antriebsmotoren sind in vielfältiger Weise bekannt und werden beispielsweise zum Antrieb von Trommeln bei Waschmaschinen oder Wäschetrocknern eingesetzt. Bei herkömmlichen Antriebsmotoren werden Hallsensoren als Kommutierungselemente eingesetzt. Kommutierungsprobleme treten dann auf, wenn eine nicht vollständige Synchronisierung mit dem Rotor vorliegt. Darüber hinaus werden EMV(elektromagnetische Verträglichkeit)-Probleme generiert, da Hallsensorsignale oftmals von Ansteuerspannungsspitzen des Motors gestört werden. Dies erfordert eine komplexe Filter- und Beobachtungsfunktion bei herkömmlichen Antriebsmotoren.
Darüber hinaus ist die Wärmeabfuhr bei den herkömmlichen Elektromotoren, die durch die Leistungsbauelemente der Motorelektronik im Betrieb erzeugt werden, nur unzureichend. Dies kann zu Funktionsbeeinträchtigungen führen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Antriebsmotor zu schaffen, bei dem die oben genannten Probleme gelöst werden.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antriebsmotor, welcher die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, und ein Hausgerät, welches die Merkmale nach Anspruch 11 aufweist, gelöst.
Ein erfindungsgemäßer elektrischer Antriebsmotor umfasst einen Stator und einen Rotor, welche in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei ein Lagerschild im Gehäuse angeordnet ist. Ein die Motorelektronik aufweisender Schaltungsträger ist an einer dem Rotor und dem Stator abgewandten Außenseite des Lagerschilds angeordnet. Durch diese spezifische Anbringung des Schaltungsträgers kann eine Position gefunden werden, die außerhalb der wesentlichen Motorkomponenten, nämlich dem Stator und dem Rotor, sind und damit eine verbesserte Wärmeabfuhr der im Betrieb erzeugten Abwärme der Leistungsbauelemente der Motorelektronik gewährleistet.
Vorzugsweise ist der Schaltungsträger zerstörungsfrei lösbar an der Außenseite des Lagerschilds angeordnet. Dadurch kann zu Montagezwecken oder zum Austausch von Komponenten eine einfache und schnelle Zugänglichkeit ermöglicht werden. Darüber hinaus ist es somit nicht mehr erforderlich, dass die gesamte Einheit aus Motor, insbesondere Stator und Rotor, und der Elektronik ausgetauscht werden muss.
Vorzugsweise ist der Schaltungsträger an dem Lagerschild angeschraubt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger so an dem Lagerschild angeordnet ist, dass die Wärmeabfuhr der Leistungsbauelemente auf dem Schaltungsträger über das Lagerschild erfolgt. Eine bevorzugte Wärmeabfuhr ist dadurch auch relativ schnell möglich.
Insbesondere weist das Lagerschild Belüftungsöffnungen auf und die Wärmeabfuhr der Leistungsbauelemente auf dem Schaltungsträger erfolgt über das Lagerschild und den Belüftungsöffnungen.
Vorzugsweise sind das Lagerschild und der Schaltungsträger durch einen Gehäusedeckel bedeckt. Der Schaltungsträger ist somit außerhalb des Motors aber innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Insbesondere ist vorgesehen, dass zwischen dem Schaltungsträger und dem Gehäusedeckel ein weiteres Abdeckelement für den Schaltungsträger angeordnet ist. Verschmutzung oder Verschleiß oder unerwünschte EMV-Beeinträchtigungen können dadurch vermieden werden.
Vorzugsweise umfasst der elektrische Antriebsmotor stabförmige Kommutierungselemente zur Erfassung der Rotorlage, welche sich durch das Lagerschild zwischen dem Rotor und dem Stator bis hin zum Schaltungsträger erstrecken. Es ist somit nicht mehr erforderlich, Hallsensoren zur Erfassung der Rotorlage anzuordnen. Insbesondere sind die stabförmigen Kommutierungselemente als Eisenstäbe ausgebildet.
Bevorzugt erweist es sich, wenn der elektrische Antriebsmotor als bürstenloser DC-Motor oder als 3-phasiger Asynchronmotor ausgebildet ist.
Ein zusätzliches separates Gehäuse für die Motorelektronik ist ebenfalls nicht mehr erforderlich. Durch die außenseitige Anbringung des Schaltungsträgers an dem Lagerschild kann auch somit eine bessere Wärmeabfuhr erfolgen und eine Beeinträchtigung durch Korrosionsschutzmittel im Motor kann verhindert werden.
Darüber hinaus kann eine einfache Druckgussform für das Gehäuse und das Lagerschild verwendet werden, da im Wesentlichen eine topfförmige Verlängerung und eine zusätzliche Auflagefläche für die Anbringung des Schaltungsträgers außenseitig am Lagerschild und für die Entwärmung der Leistungshalbleiter genügt.
Darüber hinaus können wesentlich bessere EMV-Verhältnisse durch die sehr kurzen Verbindungswege zwischen Motorelementen, nämlich des Stators und des Rotors einerseits und des dazu außenseitig positionierten Schaltungsträgers, erreicht werden.
Die Lagerschildtemperatur, welche gleich der Kühlkörpertemperatur ist, korreliert mit der Motortemperatur und der Temperatur der Leistungshalbleiterbauelemente. Damit kann ein direkter Rückschluss auf die Motortemperatur ermöglicht werden. Eine Beeinflussung der Einschaltdauer zur Temperaturabsenkung ist dadurch auch möglich.
Durch die stabförmigen Kommutierungselemente kann eine direkte Kommutierungsüberwachung erreicht werden, wobei die Mehrzahl der stabförmigen Kommutierungselemente beabstandet und räumlich zueinander angeordnet sind. Herkömmliche BLDC-Antriebsmotoren (bürstenlose DC-Antriebsmotoren) haben direkt angeordnete Hallsensoren, wodurch sich die bereits oben genannten Schwierigkeiten im Aufbau und im Betrieb ergeben. Diese Probleme können durch die stabförmigen Kommutierungselemente vermieden werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebsmotors; und
2 eine Draufsicht auf den Antriebsmotor gemäß 1.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein elektrischer Antriebsmotor 1 gezeigt, welcher als bürstenloser DC-Motor oder als 3-phasiger Asynchronmotor ausgebildet sein kann. Der Antriebsmotor 1 ist zum Antrieb einer Trommel in einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, wie beispielsweise einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner, angeordnet. Der Antriebsmotor 1 umfasst einen Rotor 2 mit einem Permanentmagneten und einen Stator 3, welcher mit dem Rotor 2 die wesentlichen Komponenten des Motors bilden. Der Rotor 2, insbesondere die Rotorwelle, ist mittels Lagern 4 und 5 in einem Gehäuse 6 des Antriebsmotors 1 gelagert. Der Raum, in dem sich der Permanentmagnet des Rotors 2 mit dem Stator 3 befindet, ist durch ein Lagerschild 7 begrenzt. Darüber hinaus sind dort Kühlrippen 8 und 9 angeordnet. Am Lagerschild 7 ist auf einer dem Stator 3 und dem Permanentmagneten des Rotors 2 abgewandten Außenseite 10 direkt mit dem Lagerschild 7 verbunden ein Schaltungsträger 11 angeordnet, insbesondere angeschraubt. Der Schaltungsträger 11 umfasst die Motorelektronik, wobei auf dem Schaltungsträger 11 eine Mehrzahl von Leistungsbauelementen angeordnet ist.
Die Motorelektronik und somit der Schaltungsträger 11 sind somit außerhalb des Raums, in dem der Stator 3 und der Permanentmagnet des Rotors 2 angeordnet sind, positioniert.
Auf der gegenüberliegenden Seite ist das Lagerschild 7 und auch der Schaltungsträger 11 durch einen Gehäusedeckel 12 abgedeckt.
Darüber hinaus erstrecken sich durch das Lagerschild 7 zwischen dem Rotor 2 und dem Schaltungsträger 11 eine Mehrzahl von stabförmigen Kommutierungselementen, welche als Eisenstäbe 13, 14 und 15 (2) ausgebildet sind.
In 2 ist eine Draufsicht auf den Gehäusedeckel 12 gezeigt, wobei die drei Eisenstäbe 13, 14 und 15 gezeigt sind, welche um eine Mittelachse A in Umlaufrichtung äquidistant zueinander angeordnet sind, und sich parallel zur Achse A erstrecken.
Zur Erfassung der Rotorlage mittels den Eisenstäben 13 bis 15 sind diese mit dem Schaltungsträger 11 zur Auswertung der erzeugten Signale elektrisch gekoppelt.

Claims

Elektrischer Antriebsmotor mit einem Stator (3) und einem Rotor (2), welche in einem Gehäuse (6) angeordnet sind, wobei ein Lagerschild (7) im Gehäuse (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Motorelektronik aufweisender Schaltungsträger (11) an einer dem Rotor (2) und dem Stator (3) abgewandten Außenseite (10) des Lagerschilds (7) angeordnet ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (11) an dem Lagerschild (7) angeschraubt ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (11) so an dem Lagerschild (7) angeordnet ist, dass die Wärmeabfuhr der Leistungsbauelemente auf dem Schaltungsträger (11) über das Lagerschild (7) erfolgt.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (7) Belüftungsöffnungen aufweist und die Wärmeabfuhr der Leistungsbauelemente auf dem Schaltungsträger (11) über das Lagerschild (7) und den Belüftungsöffnungen erfolgt.
Elektrischer Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (7) und der Schaltungsträger (11) durch einen Gehäusedeckel (12) abgedeckt sind.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaltungsträger (11) und dem Gehäusedeckel (12) ein Abdeckelement für den Schaltungsträger (11) angeordnet ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (11) lösbar an dem Lagerschild (7) angeordnet ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich stabförmige Kommutierungselemente (13, 14, 15) zur Erfassung der Rotorlage durch das Lagerschild (7) erstrecken.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kommutierungselemente (13, 14, 15) parallel zur Achse (A) des Antriebsmotors (1) erstrecken.
Elektrischer Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als bürstenloser DC-Motor oder 3-phasiger Asynchronmotor ausgebildet ist.
Hausgerät, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, mit einem elektrischen Antriebsmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher zum Antrieb einer Trommel des Hausgeräts ausgebildet ist.