DE102017121219A1 - Brushless electric motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor (10), mit einem in einer Drehachse (26) drehbar gelagerten Rotor (25), der einen Magnetelementträger (35) zur Befestigung von ersten Magnetelementen (48) aufweist, wobei der Magnetelementträger (35) auf einer Welle (22) des Rotors (25) drehfest befestigt ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Magnetelementträger (35) ein aus Kunststoff bestehendes Trägerelement (36) aufweist.The invention relates to a brushless electric motor (10) having a rotor (25) rotatably mounted in a rotation axis (26) and having a magnetic element carrier (35) for fixing first magnetic elements (48), the magnetic element carrier (35) being mounted on a shaft (22) of the rotor (25) is rotationally fixed. According to the invention, it is provided that the magnetic element carrier (35) has a carrier element (36) made of plastic.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a brushless electric motor according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger gattungsgemäßer Elektromotor ist aus der Praxis der Anmelderin bekannt. Der bekannte Elektromotor dient als Scheibenwischerantrieb zum zumindest mittelbaren Bewegen wenigstens eines Scheibenwischers einer Scheibenwischanlage in einem Kraftfahrzeug. Der bekannte Elektromotor weist hierzu, wie an sich bekannt, einen in einem Gehäuse des Elektromotors ortsfest angeordneten Stator mit mehreren Drahtwicklungen auf, die mit einem drehbar gelagerten Rotor zusammenwirken. Der Rotor dient als Magnetelementträger zur Befestigung von ersten Magnetelementen, die am Umfang des Magnetelementträgers angeordnet sind, wobei der Magnetelementträger mit einer Welle des Rotors drehfest verbunden ist. Bei dem bekannten Elektromotor ist der Magnetelementträger in Form eines Tiefziehteils aus Metall ausgebildet. Durch die Ausbildung als Tiefziehteil weist der Magnetelementträger eine relativ hohe Masse auf. Darüber hinaus müssen zweite Magnetelemente, die der Erfassung der Drehwinkelstellung des Rotors dienen, auf der von dem Magnetelementträger separaten Welle des Rotors auf einem speziellen (ringförmigen) Element angeordnet werden.Such a generic electric motor is known from the practice of the applicant. The known electric motor serves as a windscreen wiper drive for at least indirectly moving at least one windscreen wiper of a windscreen wiper system in a motor vehicle. The known electric motor has for this purpose, as known per se, in a housing of the electric motor stationarily arranged stator with a plurality of wire windings, which cooperate with a rotatably mounted rotor. The rotor serves as a magnetic element carrier for fixing first magnetic elements which are arranged on the circumference of the magnetic element carrier, wherein the magnetic element carrier is rotatably connected to a shaft of the rotor. In the known electric motor of the magnetic element carrier is in the form of a deep-drawn part made of metal. Due to the design as a deep-drawn part, the magnetic element carrier has a relatively high mass. In addition, second magnetic elements, which serve to detect the rotational angular position of the rotor, must be arranged on the shaft of the rotor separate from the magnetic element carrier on a special (annular) element.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße bürstenlose Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sein Magnetelementträger ein besonders geringes Gewicht aufweist und sich besonders wirtschaftlich herstellen lässt. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Ausbildung des Magnetelementträgers ermöglicht, bei der dieser ein aus Kunststoff bestehendes Trägerelement aufweist. Dieses Trägerelement ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, an seinem Außenumfang die ersten Magnetelemente aufzunehmen bzw. zu tragen. Dadurch, dass der Magnetelementträger im Bereich seines Trägerelements aus Kunststoff besteht, lässt sich dieser in wirtschaftlich vorteilhafter Art und Weise insbesondere im Spritzgußverfahren herstellen, so dass besonders niedrige Herstellungskosten erzielbar sind. Darüber hinaus ermöglicht das relativ geringe Gewicht des Trägerelements eine besonders hohe Dynamik des Elektromotors beim Bestromen der Windungen des Stators.The brushless electric motor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that its magnetic element carrier has a particularly low weight and can be produced particularly economically. This is made possible by an embodiment of the magnetic element carrier in which this has a carrier element made of plastic. According to the invention, this carrier element is designed to receive or to carry the first magnetic elements on its outer circumference. The fact that the magnetic element carrier is made of plastic in the region of its carrier element, this can be produced in an economically advantageous manner, in particular by injection molding, so that particularly low production costs can be achieved. In addition, the relatively low weight of the carrier element allows a particularly high dynamics of the electric motor when energizing the windings of the stator.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the brushless electric motor according to the invention are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
Um das Trägerelement mit der Welle des Rotors drehfest zu verbinden, ist es in vorteilhafter konstruktiver Ausgestaltung vorgesehen, dass das Trägerelement auf der der Welle radial zugewandten Seite mit einem aus Metall bestehenden, hülsenförmigen Abstandselement verbunden ist, das mit der Welle drehfest verbunden ist. Die Verbindung zwischen diesem Abstandselement und der Welle kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung, durch stoffschlüssige Verbindungen wie Schweißen oder Löten oder aber eine kraftschlüssige Verbindung wie Verstemmen o.ä. erfolgen.To connect the support member rotatably to the shaft of the rotor, it is provided in an advantageous constructive configuration that the support member is connected to the shaft radially facing side with a metal, sleeve-shaped spacer element which is rotatably connected to the shaft. The connection between this spacer and the shaft can, for example, by an adhesive bond, by material connections such as welding or soldering or a non-positive connection such as caulking or the like. respectively.
Um im Gegensatz zu dem eingangs genannten Stand der Technik die magnetischen Flusseigenschaften des Magnetelementträgers trotz der Verwendung von Kunststoff für das Trägerelement nicht zu verschlechtern, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Trägerelement an einer Umfangsfläche von einer aus ferromagnetischem Material bestehenden Magnethülse umgeben ist, und dass die ersten Magnetelemente auf der dem Trägerelement abgewandten Seite mit der Magnethülse verbunden sind. Die Verbindung zwischen der Magnethülse und den ersten Magnetelementen erfolgt dabei typischerweise durch Klebeverbindungen.In order, in contrast to the aforementioned prior art, not to impair the magnetic flux properties of the magnetic element carrier despite the use of plastic for the carrier element, it is furthermore advantageous if the carrier element is surrounded on a circumferential surface by a magnetic sleeve made of ferromagnetic material, and that the first magnetic elements are connected on the side facing away from the carrier element with the magnet sleeve. The connection between the magnetic sleeve and the first magnetic elements is typically carried out by adhesive bonds.
Eine ganz besonders bevorzugte Fertigungsmethode sieht vor, dass das Material des Trägerelements an das Abstandselement und/oder die Magnethülse angespritzt sind/ist. Eine derartige Ausbildung bzw. Herstellung einer aus dem Trägerelement, dem Abstandselement und/oder der Magnethülse bestehenden Baueinheit hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen den einzelnen Elementen allein durch das Anspritzen des Kunststoffmaterials des Trägerelements erfolgt und somit keine weiteren Befestigungselemente bzw. Klebstoff oder Ähnliches benötigt werden.A very particularly preferred production method provides that the material of the carrier element is / are molded onto the spacer element and / or the magnet sleeve. Such a construction or production of an assembly consisting of the carrier element, the spacer element and / or the magnetic sleeve has the advantage that the connection between the individual elements takes place solely by the injection molding of the plastic material of the carrier element and thus no further fastening elements or adhesive or the like needed.
Um die ersten Magnetelemente in Längsrichtung bzw. Richtung der Drehachse des Rotors betrachtet an definierter Stelle anzuordnen sowie einen besonders einfachen Montageprozess zu ermöglichen, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Trägerelement um die Drehachse radial umlaufende Flansche aufweist, zwischen denen die ersten Magnetelemente in Längsrichtung aufgenommen sind. Derartige Flansche können bei einer Ausgestaltung des Trägerelements als Spritzgussteil sehr einfach realisiert werden.In order to arrange the first magnetic elements in the longitudinal direction or direction of the axis of rotation of the rotor at a defined location and to enable a particularly simple assembly process, it is also advantageous if the support member has radially surrounding flanges about the axis of rotation, between which the first magnetic elements in Longitudinally included. Such flanges can be realized very easily in an embodiment of the carrier element as an injection molded part.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung des Trägerelements sieht darüber hinaus vor, dass an dem Trägerelement ein radial umlaufender Trägerabschnitt zum Befestigen von zweiten Magnetelementen eines Sensors angeformt ist. Diese zweiten Magnetelemente dienen, wie oben bereits erläutert, der Detektion der Drehwinkelstellung bzw. Position des Rotors und somit der Ansteuerung bzw. Bestromung der Wicklungen des Stators. Dadurch, dass die zweiten Magnetelemente unmittelbar an dem Trägerelement über den radial umlaufenden Trägerabschnitt angeordnet werden können, ist es möglich, das Trägerelement, zusammen mit dem Abstandselement und der Magnethülse sowie den ersten und zweiten Magnetelementen, als vormontierbare Baugruppe auszubilden, die anschließend mit der Welle des Rotors verbunden wird. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es somit, eine besonders wirtschaftliche und aus Fertigungssicht besonders vorteilhafte Montage realisieren zu können.A very particularly preferred embodiment of the carrier element also provides that on the carrier element, a radially encircling support portion for attaching second magnetic elements of a sensor is formed. These second magnetic elements serve, as already explained above, the detection of the angular position or position of the rotor and thus the control or energization of the windings of the stator. Characterized in that the second magnetic elements can be arranged directly on the support member via the radially encircling support portion, it is possible to form the support element, together with the spacer element and the magnet sleeve and the first and second magnetic elements, as a preassembled assembly, which subsequently with the shaft the rotor is connected. Such a configuration thus makes it possible to realize a particularly economical and particularly advantageous from a manufacturing point of view assembly.
Sowohl aus Kostengründen als auch insbesondere aus Gründen eines möglichst geringen Gewichts des Trägerelements ist es vorgesehen, dass das Trägerelement wenigstens eine Aussparung zur Gewichtsersparnis aufweist.Both for cost reasons and in particular for reasons of the lowest possible weight of the carrier element, it is provided that the carrier element has at least one recess for weight saving.
Um den Rotor innerhalb des Elektromotors zu lagern, ist es vorgesehen, dass der Rotor mittels zweier Lagereinrichtungen drehbar gelagert ist, wobei die beiden Lagereinrichtungen auf der Welle des Rotors drehfest angeordnet sind, und wobei die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des (hülsenförmigen) Abstandselements des Magnetelementträgers jeweils einen Axialanschlag für eine der Lagereinrichtungen ausbildet. Es wird somit in besonders einfacher Art und Weise eine axiale Positionierung der Lagereinrichtungen zu dem Magnetelementträger ohne zusätzliche Bauteile oder einen weiteren Montageschritt, wie beispielsweise dem Aufpressen der Lagereinrichtungen auf der Welle, ermöglicht.In order to mount the rotor within the electric motor, it is provided that the rotor is rotatably supported by two bearing devices, wherein the two bearing devices are rotatably mounted on the shaft of the rotor, and wherein the two opposite end faces of the (sleeve-shaped) spacer element of the magnetic element carrier respectively forms an axial stop for one of the storage facilities. It is thus in a particularly simple manner, an axial positioning of the bearing means to the magnetic element carrier without additional components or a further assembly step, such as the pressing of the bearing means on the shaft allows.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung des Trägerelements sieht vor, dass dieses mehrere, in Bezug zur Drehachse vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen zueinander angeordnete Ausnehmungen zur Aufnahme von Wuchtgewichten aufweist. Eine derartige Ausgestaltung des Trägerelements hat den Vorteil, dass zur Befestigung von Wuchtgewichten keine zusätzlichen Bauteile oder Klebstoff verwendet werden muss.A further, particularly preferred embodiment of the carrier element provides that this has a plurality of recesses for receiving balance weights which are preferably arranged at equal angular intervals with respect to the axis of rotation. Such an embodiment of the carrier element has the advantage that no additional components or adhesive must be used for the attachment of balancing weights.
Insbesondere im Zusammenhang mit den Ausnehmungen ist es vorgesehen, dass die Wuchtgewichte unter Ausbildung einer Pressverbindung in den Ausnehmungen aufgenommen sind. Diese Pressverbindungen ermöglichen eine sichere Befestigung der Wuchtgewichte in den Ausnehmungen.In particular, in connection with the recesses, it is provided that the balancing weights are added to form a press connection in the recesses. These press connections allow secure attachment of balancing weights in the recesses.
Um die der Lagerung des Rotors in dem Elektromotor dienenden Lagereinrichtungen in ihrer axialen Position zu fixieren, ist es vorgesehen, dass die Lagereinrichtungen mit der Welle auf der dem Magnetelementträger abgewandten Seite durch eine stoffschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige Verbindung oder durch ein zusätzliches Sicherungselement verbunden sind.In order to fix the storage of the rotor in the electric motor bearing devices in its axial position, it is provided that the bearing means are connected to the shaft on the side remote from the magnetic element carrier by a material connection, a frictional connection or by an additional securing element.
Ein soweit beschriebener bürstenloser Elektromotor ist vorzugsweise als Bestandteil eines Wischermotors ausgebildet. Weiterhin ist sein Trägerelement trommelförmig ausgebildet und zur Realisierung seiner unterschiedlichen Abschnitte bzw. geometrischen Formen als Spritzgussteil ausgebildet.A brushless electric motor described so far is preferably formed as part of a wiper motor. Furthermore, its carrier element is drum-shaped and designed to realize its different sections or geometric shapes as an injection molded part.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in:
-
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines bürstenlosen Elektromotors, -
2 die Bestandteile eines bei dem Elektromotor gemäß1 verwendeten Magnetelementträgers in Explosionsdarstellung, -
3 der Magnetelementträger gemäß2 in montiertem Zustand in einer Seitenansicht, -
4 ein Trägerelement mit daran befestigten Magnetelementen in perspektivischer Darstellung und -
5 ein Rotor des Elektromotors mit dem Magnetelementträger gemäß der2 und3 in einer Seitenansicht.
-
1 a partially sectioned view of a brushless electric motor, -
2 the components of the electric motor according to1 used magnetic element carrier in exploded view, -
3 the magnetic element carrier according to2 in the assembled state in a side view, -
4 a support member with attached magnetic elements in perspective view and -
5 a rotor of the electric motor with the magnetic element carrier according to the2 and3 in a side view.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
In der
Das Getrieberad
Mit der Welle
Zur Ausbildung der Befestigung zwischen dem Trägerelement
Wie weiterhin anhand der
In einem axialen Abstand von dem einen Flansch
Das Abstandselement
Der soweit beschriebene Elektromotor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Elektromotorelectric motor
- 1212
- Gehäusecasing
- 1414
- GetrieberadPinion
- 1616
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1818
- Verzahnunggearing
- 2020
- Schneckenverzahnungworm gear
- 2222
- Wellewave
- 2525
- Rotorrotor
- 2626
- Drehachseaxis of rotation
- 2828
- Wicklungwinding
- 3030
- Statorstator
- 3232
- Gehäusedeckelhousing cover
- 3535
- MagnetelementträgerMagnetic element carrier
- 3636
- Trägerelementsupport element
- 3838
- Abschnittsection
- 3939
- Umfangsflächeperipheral surface
- 4141
- Längsachselongitudinal axis
- 4343
- Flanschflange
- 4444
- Flanschflange
- 4646
- Magnethülsemagnet sleeve
- 4848
- erstes Magnetelementfirst magnetic element
- 4949
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 5050
- Abstandselementspacer
- 5252
- Aussparungrecess
- 5454
- Ausnehmungrecess
- 5555
- Wuchtgewichtbalance weight
- 5656
- Zwischenabschnittintermediate section
- 5858
- Trägerabschnittsupport section
- 6060
- zweites Magnetelementsecond magnetic element
- 6161
- Stirnflächeface
- 6262
- Stirnflächeface
- 6464
- LagereinrichtungStorage facility
- 6666
- Lagereinrichtung Storage facility
- 100100
- Wischermotorwiper motor
Claims (15)
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Legal Events
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---|---|---|---|
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