-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft Elektromotoren und insbesondere einen Elektromotor, der beständig ist gegen statische Elektrizität mit hoher Spannung.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Ein bekannter Motor ist in 5 gezeigt, wobei zur Darstellung einer Abdeckung 106 und einer Leiterplatte 102 einer Endkappenanordnung die Endkappe abgenommen wurde. Die Leiterplatte 102 ist in der Abdeckung der Endabdeckungsanordnung angeordnet, und elektronische Elemente 104 wie Hall-Sensoren sind auf der Leiterplatte elektrisch montiert. Um Kosten zu sparen, ist die Abdeckung normalerweise aus Kunststoff hergestellt. Wenn diese Abdeckung einer statischen Elektrizität mit hoher Spannung ausgesetzt ist, kann sie diese statische Elektrizität nicht ableiten. Die statische Elektrizität durchquert die Kunststoffabdeckung bis zur Leiterplatte und ist normalerweise ausreichend hoch, um die elektronischen Elemente zu beschädigen, die auf der Leiterplatte montiert sind, Hall-Sensoren eingeschlossen.
-
ÜBERSICHT
-
Aus diesem Grund wird ein Elektromotor gewünscht, der eine größere Immunität gegen eine statische Elektrizität mit hoher Spannung besitzt.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, umfassend: einen Stator, einen Rotor, der in dem Stator drehbar angeordnet ist und eine Welle hat, eine Endkappenanordnung, die an einem axialen Ende des Stators befestigt ist und die umfasst: eine Abdeckung mit einer Öffnung, eine Leiterplatte, die zwischen dem Rotor und der Abdeckung angeordnet ist, und mindestens ein elektronisches Element, das auf der Leiterplatte montiert ist, wobei sich die Welle durch die Öffnung in der Abdeckung hindurch erstreckt und wobei die Abdeckung und die Welle aus einem leitenden Material bestehen.
-
Vorzugsweise ist das mindestens eine elektronische Element ein Hall-Sensor.
-
Vorzugsweise ist bei einem Motor gemäß Anspruch 1 oder 2 das leitende Material rostfreies Stahlmaterial.
-
Vorzugsweise ist zwischen der Durchgriffsöffnung und der Welle ein Luftspalt gebildet und eine Breite des Luftspalts ist ausreichend klein, damit eine statische Elektrizität mit hoher Spannung über den Luftspalt zwischen der Abdeckung und der Welle geleitet werden kann.
-
Vorzugsweise ist die Breite des Luftspalts nicht größer als 0,25 mm.
-
Vorzugsweise ist der Motor ein Permanentmagnet-Gleichstrom-Bürstenmotor.
-
Vorzugsweise ist der Motor ein bürstenloser Permanentmagnet-Gleichstrommotor.
-
Vorzugsweise hat der Motor ferner ein Lager, das an einem von der Endkappenanordnung entfernten Ende der Welle befestigt ist, und das Lager ist mit einem Gehäuse des Motors elektrisch verbunden.
-
Vorzugsweise hat der Motor ferner ein leitendes Verbindungselement, durch welches die Abdeckung mit einem Gehäuse des Motors elektrisch verbunden ist.
-
Vorzugsweise ist das leitende Verbindungselement ein Draht.
-
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung liegt darin, dass sich bei dem Motor eine Beschädigung der Leiterplatte und von elektronischen Elementen, die auf der Leiterplatte angeschlossen sind und empfindlich sind gegen eine statische Elektrizität mit einer hohen Spannung, vermeiden lässt, wodurch der Motor über eine längere Lebensdauer verfügt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
-
1 zeigt einen Motor gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Teilansicht des Motors von 1, wobei ein Statorgehäuse und eine Endkappe abgenommen sind;
-
3 zeigt den Motor von 2 aus einem anderen Blickwinkel;
-
4 ist eine Vorderansicht des Motors von 1, wobei die Endkappe abgenommen ist und wobei Pfeile die Flussrichtung der statischen Elektrizität mit hoher Spannung angeben;
-
5 zeigt einen Motor gemäß dem Stand der Technik in einer ähnlichen Ansicht wie 4.
-
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Die 1 bis 3 zeigen einen Motor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform ist ein Permanentmagnet-Gleichstrom-Bürstenmotor als Beispiel beschrieben. Der Motor 1 hat einen Stator 30, einen Rotor 40, der in dem Stator 30 drehbar montiert ist, und eine Endkappenanordnung 10, die an einem axialen Ende des Stators 30 und des Rotors 40 befestigt ist. Die Endkappenanordnung umfasst eine Endkappe 50, eine Abdeckung 106 und eine Leiterplatte 102, die durch die Endkappe gestützt und zwischen der Abdeckung 106 und dem Stator angeordnet ist. Der Rotor 40 hat eine Welle 101. Die Welle ist in Lagern 41, 42 montiert, die jeweils an dem Stator und an der Endkappe befestigt sind. Die Welle erstreckt sich durch die Endkappenanordnung, die die Leiterplatte und die Abdeckung enthält. Die Abdeckung 105 hat eine Öffnung, durch welche sich die Welle hindurch erstreckt. Die Abdeckung und die Welle bestehen aus einem leitenden Material. Die Leiterplatte 102 liegt zwischen der Abdeckung 106 und dem ersten Lager 42, das an der Endkappe 50 montiert ist. Der Stator 30 hat ein Gehäuse 100 (siehe 4) und ein Permanentmagnetfeld, das durch einen oder mehrere Permanentmagnetstücke, die an dem Statorgehäuse befestigt sind, generiert wird. In dieser Ausführungsform hat das Gehäuse einen fast quadratischen Querschnitt mit vier Ecken, und das Magnetfeld hat vier Pole, die durch vier separate Permanentmagnete 32 gebildet werden, deren jeder jeweils in einer Ecke des Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse 100 ist becherförmig, und die Endkappe ist an dem offenen Ende des Gehäuses befestigt. In dieser Ausführungsformen werden die anderen Elemente, die in dem Stator 30 und dem Rotor 40 enthalten sind, keiner Änderung unterzogen, was an dieser Stelle nicht näher ausgeführt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann der Motor 1 ein bürstenloser Permanentmagnet-Gleichstrommotor oder ein anderer Motortyp sein.
-
Die Größe des Querschnitts der Endkappe 50 ist an jene des Querschnitts des Statorgehäuses 100 angepasst, so dass die Endkappe 50 das axiale Ende des Stators 30 abdeckt. In der Ausführungsform ist die Größe des Querschnitts der Endkappe 50 gleich jener des Querschnitts des Stators. Die Endkappe 50 hat einen ausgesparten Bereich, der durch die Abdeckung abgedeckt ist, um ein Fach zu bilden, in dem die Leiterplatte 102 angeordnet ist, so dass die Abdeckung auch die Leiterplatte abdeckt.
-
Der Motor 1 hat ferner einen elektrischen Verbinder 20. Ein Teil des elektrischen Verbinders 20 ist innenseitig der Kappe 50 befestigt, und der andere Teil ist an der Außenseite der Kappe 50 exponiert und für eine Verbindung mit einer externen Steuerung oder einer Stromversorgung konfiguriert. In der Ausführungsform hat der elektrische Verbinder 20 zwei Stromanschlüsse und zwei Signalanschlüsse. Die beiden Signalanschlüsse 21 haben einen zur Welle 101 parallelen und mit der Leiterplatte 102 in der Endkappe 50 elektrisch verbundenen Bereich. Die Stromanschlüsse sind mit Bürsten der Endkappe verbunden, um den Rotor in der üblichen Weise mit Strom zu versorgen.
-
In der Ausführungsform ist das leitende Material rostfreies Stahlmaterial. Selbstverständlich kann das Material auch ein anderes sein, zum Beispiel ein Metallmaterial wie Kupfer, Aluminium oder Eisen. Mehrere elektronische Kontakte 103 sind auf der Leiterplatte 102 gebildet, und mindestens ein elektronisches Element 104 ist über die Kontakte an die Leiterplatte 102 elektrisch angeschlossen. In der Ausführungsform ist das mindestens eine elektronische Element ein Hall-Sensor 104. Der Hall-Sensor 104 wird verwendet zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit des Rotors. In einer weiteren Ausführungsform kann der Hall-Sensor 104 zum Detektieren einer Drehrichtung des Rotors verwendet werden.
-
Es wird auf 3 Bezug genommen. Die Durchgriffsöffnung 105 ist in der Mitte der Abdeckung 106 angeordnet. Ein Luftspalt 107 ist zwischen der Durchgriffsöffnung 105 und der Welle 101 gebildet. Die Breite des Luftspalts 107 ist ausreichend klein, so dass ein Widerstand des Luftspalts 107 ausreichend klein ist, um zu bewirken oder zu ermöglichen, dass statische Elektrizität, die sich auf der Abdeckung aufgebaut hat, an die Welle entladen wird. Wenn sich auf der Abdeckung eine statische Elektrizität mit hoher Spannung aufbaut, was beispielsweise der Fall ist, wenn der Motor einem statischen elektrischen Feld mit hoher Spannung ausgesetzt ist, kann die statische Elektrizität somit ohne weiteres durch den Luftspalt 107 hindurch zu der Welle 101 gelangen, wodurch die Spannung jeglicher statischen Elektrizität, die sich auf der Abdeckung aufgebaut hat, verringert wird. Da die Welle wirksam mit dem Massepotential verbunden ist, zum Beispiel über das Lager und den Stator, wird die statische Elektrizität sicher abgeleitet. In dieser Ausführungsform ist die Breite des Luftspalts 107 nicht größer als 0,25 mm, was wesentlich kleiner ist als ein Abstand zwischen der Leiterplatte und der Abdeckung. In anderen Ausführungsformen sind abhängig von der Größe des Motors verschiedene Einstellungen des Breite des Luftspalts möglich.
-
Es wird auf 4 Bezug genommen. Wenn an der Endkappenanordnung 10 des Motors 1 eine statische Elektrizität mit hoher Spannung anliegt, wird die an der Abdeckung 106 anliegende statische Elektrizität mit hoher Spannung über den Luftspalt 107 von der Abdeckung 106 zu der Welle 101 geleitet, da die Abdeckung 106 und die Welle 101 aus einem leitenden Material bestehen. Da die Breite des Luftspalts 107 zwischen der Welle 101 und der Abdeckung 106 ausreichend klein ist, ist der Widerstand des Luftspalts ausreichend klein, um zwischen der Abdeckung und der Welle eine statische Elektrizität mit hoher Spannung zu leiten. Wenn also an der Abdeckung ein statisches elektrisches Feld mit hoher Spannung anliegt, kann die statische Elektrizität mit hoher Spannung ohne weiteres über den Luftspalt 107 hindurchtreten, um durch die Welle 101 abgeleitet zu werden, wodurch die Spannung der statischen Elektrizität mit hoher Spannung, die sich auf der Abdeckung 106 aufgebaut hat, zu verringern. Da die Abdeckung 106 und die Welle 101 aus leitendem Material bestehen und der Luftspalt 107 ausreichend klein ist, durchdringt die statische Elektrizität mit hoher Spannung nicht die Abdeckung 106 und gelangt nicht zu der Leiterplatte 102. Eine Beschädigung eines elektronischen Elements 104 wie beispielsweise ein Hall-Sensor auf der Leiterplatte wird auf diese Weise vermieden.
-
In der ersten Ausführungsform ist die Welle 101 über das zweite Lager 41 und das Statorgehäuse 100 geerdet. In einer zweiten Ausführungsform ist die Abdeckung anstelle der oder zusätzlich zu der Verbindung mit der Welle über ein leitendes Verbindungselement 2 direkt zu dem Statorgehäuse 100 geerdet, um die statische Elektrizität abzuleiten.
-
Vorzugsweise ist das leitende Verbindungselement 2 in der zweiten Ausführungsform ein Draht.
-
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Synonyme, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, drücken aus, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, sie schließen jedoch nicht aus, dass auch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
-
Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Übersichtlichkeit halber im Kontext einzelner Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze der Beschreibung halber im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso getrennt oder in zweckmäßigen Unterkombinationen vorgesehen sein können.
-
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich ein Beispiel dar. Der Fachmann wird erkennen, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene weitere Modifikationen möglich sind.
