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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Leiterplatte, die zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungsdrähte der Motorwicklungen dient. Insbesondere betrifft die Erfindung einen bürstenlosen, permanentmagnetisch erregten Elektromotor, beispielsweise einen Spindelmotor zum Antrieb eines Festplatten laufwerks.
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Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken und Lüftern sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. In der Regel sind diese Elektromotoren als bürstenlose, permanenterregte Gleichstrommaschinen ausgebildet. Die Ströme in den Motorwicklungen werden elektronisch kommutiert, wobei es bekannt ist, vorzugsweise an der Basisplatte des Spindelmotors eine elektrische Leiterplatte anzuordnen, an welcher die Wicklungsdrähte angeschlossen sind, sodass sie extern mit Strom versorgt werden können.
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Am feststehenden Motorbauteil des Spindelmotors, in der Regel eine Basisplatte oder ein Motorflansch, ist eine Statoranordnung befestigt, welche die Motorwicklungen umfasst. Es ist bekannt, die freien Enden der Wicklungsdrähte der Motorwicklungen durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen der Basisplatte hindurchzuführen und mit der Leiterplatte zu verbinden, die meist auf einer Unterseite einer Basisplatte angeordnet ist. Über die Leiterplatte werden die Statorwicklungen elektrisch kontaktiert und mit Strom versorgt. Die Leiterplatte kann als gedruckte Leiterplatte sowohl als starre Leiterplatte als auch vorzugsweise als flexible gedruckte Leiterplatte ausgebildet sein.
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Die Basisplatte weist auf der Unterseite vorzugsweise eine Vertiefung auf, in welcher die Durchgangsöffnung für die Wicklungsdrähte und zumindest Teile der Leiterplatte angeordnet sind.
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Es wird bevorzugt, wenn die Leiterplatte derart innerhalb der Vertiefung der Basisplatte aufgenommen ist, dass keine Lötflächen, andere Teile der Leiterplatte oder die Wicklungsdrähte über die Unterseite der Basisplatte hervorstehen.
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Die Fläche der Leiterplatte muss ausreichend groß bemessen sein, damit mehrere Leiterbahnen und entsprechende Lötflächen zur Befestigung der Wicklungsdrähte darauf Platz finden.
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Um die Leiterplatte und Durchgangsöffnungen der Basisplatte aufzunehmen, muss die Vertiefung auf der Unterseite der Basisplatte eine entsprechende Größe aufweisen. Durch die Vertiefung in der Basisplatte wird die mechanische Steifigkeit der Basisplatte geschwächt. Dies muss insbesondere bei sehr flach gebauten Basisplatten berücksichtigt werden, die beispielsweise nur 1-2 mm Bauhöhe aufweisen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen eingangs genannten Elektromotor im Hinblick auf die mechanische Steifigkeit der Basisplatte im Bereich der elektrischen Leiterplatte zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Elektromotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil und ein drehbares Motorbauteil, die mittels eines Lagersystems relativ zueinander drehbar gelagert sind, wobei an einer Seite des feststehenden Motorbauteils eine Statoranordnung angeordnet ist, deren Wicklungsdrähte durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen auf die andere Seite des feststehenden Motorbauteils geführt sind. Die eine oder mehreren Durchgangsöffnungen münden in eine Vertiefung des feststehenden Motorbauteils, in welcher auch die elektrische Leiterplatte angeordnet ist, wobei die elektrische Leiterplatte mehrere Anschlussflächen zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungsdrähte aufweist.
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Erfindungsgemäß liegen die Anschlussflächen zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungsdrähte in Richtung der Rotationsachse des Elektromotors gesehen radial weiter innen als die eine oder mehreren Durchgangsöffnungen des feststehenden Motorbauteils.
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Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist es möglich, dass die Fläche der elektrischen Leiterplatte, insbesondere deren Breite im Bereich der elektrischen Anschlussflächen bzw. Durchgangsöffnungen, wesentlich verkleinert werden kann. Dadurch ist es möglich, auch die entsprechende Vertiefung in der Basisplatte deutlich zu verkleinern, wodurch die strukturelle Steifigkeit der Basisplatte verbessert wird.
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Die Leiterplatte umfasst vorzugsweise einen schmaleren Halsbereich und einen breiteren Kopfbereich, wobei im Halsbereich mehrere Leiterbahnen angeordnet sind, die zu mehreren im Kopfbereich angeordneten Anschlussflächen für die Wicklungsdrähte führen. Erfindungsgemäß sind diese Anschlussflächen in Richtung der Rotationsachse des Motors radial weiter innen angeordnet als die Durchgangsöffnungen im feststehenden Motorbauteil, sodass die radiale Länge und/oder die Breite des Kopfbereichs der Leiterplatte sehr klein bemessen werden kann. Die Leiterplatte ist beispielsweise an einer Basisplatte des feststehenden Motorbauteils des Elektromotors montiert.
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Beim heutigen Stand der Technik war es notwendig, einen wesentlich größeren Kopfbereich zu verwenden, da die Anschlussflächen für die Wicklungsdrähte radial außerhalb der Durchgangsöffnungen der Leiterplatte angeordnet waren. Dadurch war insbesondere sowohl die radiale Längenausdehnung des Kopfbereichs als auch die Breite und somit der gesamte Flächeninhalt deutlich größer, sodass die Vertiefung im feststehenden Motorbauteil ebenfalls groß bemessen werden musste, um die Leiterplatte versenkt zu montieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wicklungsdrähte durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen des feststehenden Motorbauteils geführt. Sie sind dann weiter in Richtung der Rotationsachse des Elektromotors radial nach innen geführt, wo sie mit den Anschlussflächen der Leiterplatte elektrisch verbunden sind.
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Hierbei wird es bevorzugt, wenn durch jeweils eine Durchgangsöffnung des feststehenden Motorbauteils jeweils ein Wicklungsdraht der Statorwicklungen geführt ist. Demnach entspricht die Anzahl der Durchgangsöffnungen vorzugsweise der Anzahl der an der Leiterplatte anzuschließenden Wicklungsdrähte. Genauso wäre es aber auch möglich, mehrere Wicklungsdrähte nur durch eine Durchgangsöffnung der Basisplatte zu führen.
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Die Leiterplatte weist ebenfalls mindestens eine Bohrung zur Durchführung der Wicklungsdrähte auf. Mindestens ein Wicklungsdraht, der durch die mindestens eine Durchgangsöffnung der Basisplatte hindurch geführt ist, wird nachfolgend durch die Bohrung der Leiterplatte hindurchgeführt, bevor er mit einer Anschlussfläche der Leiterplatte elektrisch verbunden wird.
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Es wird bevorzugt, wenn die Anzahl der Bohrungen in der Leiterplatte geringer ist als die Anzahl der an der Leiterplatte anzuschließenden Wicklungsdrähte. Gleichermaßen kann die Anzahl der Bohrungen in der Leiterplatte geringer sein als die Anzahl der Durchgangsöffnungen in dem feststehenden Motorbauteil.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiterplatte mindestens eine Bohrung auf und ist derart an dem feststehenden Motorbauteil angeordnet, dass die mindestens eine Bohrung eine Durchgangsöffnung des feststehenden Motorbauteils zumindest teilweise überdeckt und/oder zumindest teilweise mit dieser Durchgangsöffnung fluchtet.
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Andererseits ist die Leiterplatte vorzugsweise derart in der Vertiefung des feststehenden Motorbauteils angeordnet, dass die eine oder mehreren Durchgangsöffnungen nur teilweise von der Leiterplatte überdeckt sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiterplatte vorzugsweise eine oder mehrere Einbuchtungen auf und ist derart an dem feststehenden Motorbauteil angeordnet, dass die mindestens eine Einbuchtung mit einer Durchgangsöffnung fluchtet und/oder diese Durchgangsöffnung zumindest teilweise überdeckt.
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Insbesondere ist die Leiterplatte derart angeordnet, dass eine Durchgangsöffnung des feststehenden Motorbauteils auf seiner radial innenliegenden Seite zumindest teilweise von der Einbuchtung der Leiterplatte umfasst wird, jedoch nicht vollständig umfasst wird. Mit anderen Worten ist die Einbuchtung derart angeordnet, dass sie sich radial nach außen öffnet.
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Die Leiterplatte ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Übergang zwischen dem Halsbereich und dem Kopfbereich in der Nähe der Bohrung und/ oder Einbuchtungen liegt oder insbesondere in Richtung der Rotationsachse radial innenliegend der Bohrungen und/oder Einbuchtungen ist.
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Vorzugsweise ist zumindest eine Leiterbahn der Leiterplatte derart geführt, dass zumindest eine Bohrung der Leiterplatte im Bereich dieser Leiterbahn angeordnet ist und vorzugsweise vollständig von dieser Leiterbahn umgeben ist.
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Weitere Einzelheiten sowie Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Elektromotors.
- 2 zeigt eine Teilansicht des feststehenden Motorbauteils mit einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Leiterplatte.
- 3 zeigt eine Teilansicht des feststehenden Motorbauteils mit einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Leiterplatte.
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Elektromotor 10, wie er beispielsweise zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks verwendet wird.
Der Elektromotor 10 umfasst eine Basisplatte 12, die ein feststehendes Bauteil des Elektromotors ausbildet. Auf der Basisplatte 12 ist ein Rotorbauteil 14 montiert, das relativ zur Basisplatte 12 um eine Rotationsachse 16 drehbar gelagert ist. Die Drehlagerung des Rotorbauteils 14 erfolgt durch ein fluiddynamisches Lagersystem. In einer Öffnung 13 der Basisplatte 12 ist eine Lagerbuchse 18 des Lagersystems drehfest angeordnet. Diese Lagerbuchse 18 weist eine zentrale Lagerbohrung auf und bildet zusammen mit der Basisplatte 12 das feststehende Bauteil des Elektromotors 10. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 18 ist eine Welle 20 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d. h. nur um einige Mikrometer kleiner ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 18 und der Welle 20 verbleibt daher ein Lagerspalt 22 von wenigen Mikrometer Breite. Der Lagerspalt ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 20 und der Lagebuchse 18 bilden entlang dieses axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 22 vorzugsweise zwei fluiddynamische Radiallager 24, 26 aus. Die beiden fluiddynamischen Radiallager 24, 26 haben einen geringen axialen Abstand voneinander. Die fluiddynamischen Radiallager 24, 26 sind durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 20 und/oder der Lagerbuchse 18 aufgebracht sind. Die Lagerrillenstrukturen üben während der Rotation der Welle 20 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 22 zwischen der Welle 20 und der Lagerbuchse 18 befindliche Lagerfluid aus, sodass im Lagerspalt 22 ein hydrodynamischer Druck entsteht, der die Radiallager 24, 26 tragfähig macht. Das obere Radiallager 24 hat vorzugsweise leicht asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die das Lagerfluid überwiegend in Richtung des unteren Radiallagers 26 pumpen. Das untere Radiallager 26 umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 22 erzeugen.
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Ein freies Ende der Welle 20 ist mit dem Rotorbauteil 14 verbunden, das zusammen mit der Welle 20 rotiert und einen inneren Rand aufweist, der die Lagerbuchse 18 teilweise umgibt. Eine untere ebene Fläche des Rotorbauteils 14 ist durch einen radial verlaufenden und mit Lagerfluid gefüllten Abschnitt des Lagerspalts 22 von einer angrenzenden Stirnfläche der Lagerbuchse 18 getrennt. Entlang dieses radial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 22 ist ein fluiddynamisches Axiallager 28 angeordnet. Hierfür ist die entsprechende Stirnfläche der Lagerbuchse 18 und/oder die gegenüberliegende ebene Fläche des Rotorbauteils 14 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen versehen. Die Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 28 üben bei einer Rotation des Rotorbauteils 14 eine radial nach innen in Richtung des oberen Radiallagers 24 gerichtete Pumpwirkung auf das in einem radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch entsteht im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 zwischen dem Rotorbauteil 14 und der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 18 ein hydrodynamischer Druck, der das Axiallager 28 tragfähig macht.
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In der Lagerbuchse 18 ist vorzugsweise ein Rezirkulationskanal 30 vorgesehen, der in Längsrichtung der Lagerbuchse 18 verläuft und einen am radial äußeren Rand des Axiallagers 28 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 26 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 verbindet, sodass das Lagerfluid im Lagersystem zirkulieren kann.
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An der in der Basisplatte 12 befestigten Stirnseite weist die Lagerbuchse 18 eine zur Lagerbohrung konzentrische Aussparung auf, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Die Lagerbuchse 18 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 32 verschlossen. Innerhalb der Aussparung der Lagerbuchse 18 ist ein an einem Ende der Welle 20 befestigter Stopperring 34 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 20 aufweist. Die Aussparung, in welcher der Stopperring 34 angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 22 sowie dem Rezirkulationskanal 30 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 20 stößt der Stopperring 34 an einer Stufe der Lagerbuchse 18 an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung gebildet wird. Der Stopperring 34 verhindert dadurch ein Herausfallen der Welle 20 aus der Lagerbuchse 18.
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Am radial äußeren Ende seines radialen Abschnitts geht der Lagerspalt 22 in einen Spalt mit größerem Spaltabstand über, welcher als kapillarer Dichtungsspalt 36 ausgebildet und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Dichtungsspalt 36 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 22 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang der äußeren Mantelfläche der Lagerbuchse 18 zwischen der Lagerbuchse 18 und dem inneren Rand des Rotorbauteils 14 erstreckt. Die äußere Mantelfläche der Lagerbuchse 18 sowie die innere Mantelfläche des inneren Randes des Rotorbauteils 14 sind weitgehend zylindrisch, jedoch vorzugsweise leicht konisch geneigt und bilden die Begrenzung des Dichtungsspalts 36. Dadurch, dass die obere Öffnung des Rezirkulationskanals 30 sehr nahe an der Übergangszone zwischen Lagerfluid und Atmosphäre angeordnet ist, können im Lagerfluid gelöste Luftblasen relativ leicht in die Atmosphäre entweichen.
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Alternativ zu dem hier dargestellten Lager können zur Motorlagerung auch andere Lagertypen, etwa fluiddynamische Lager mit einer stehenden Welle oder auch Kugellager verwendet werden.
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An der Basisplatte 12 ist radial außerhalb der Position der Lagerbuchse 18 eine Statoranordnung 38 angeordnet. Die Statoranordnung umfasst ein ferromagnetisches Statorblechpaket 40, welches mehrere Statorwicklungen 42 trägt. Die Statoranordnung 38 ist umgeben von einem äußeren Rand des Rotorbauteils 14, an dessen Innenseite ein ringförmiger Rotormagnet 46 angeordnet ist. Der Rotormagnet 46 umgibt die Statoranordnung 38 in radialer Richtung unter Bildung eines Luftspalts. In 1 ist ein Außenläufermotor dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf einen Außenläufermotor beschränkt, sondern es kann erfindungsgemäß auch ein Innenläufermotor Verwendung finden. Durch entsprechende Versorgung der Statoranordnung mit Strom wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das auf den Rotormagneten 46 wirkt und das Rotorbauteil 14 drehend antreibt.
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Unterhalb des Rotormagneten 46 ist vorzugsweise ein ferromagnetischer Metallring 48 angeordnet, der den Rotormagneten 46 in axialer Richtung anzieht, wodurch sich eine nach unten zur Basisplatte 12 hin gerichtete magnetische Kraft ergibt. Diese magnetische Kraft wirkt der axialen Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 28 entgegen und dient der axialen Vorspannung des Lagersystems.
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Der Elektromotor ist vorzugsweise Teil eines Festplattenlaufwerks, wobei mindestens eine auf dem Rotorbauteil 14 angeordnete Speicherplatte (nicht dargestellt) durch den Elektromotor drehend angetrieben ist. Die Basisplatte 12 des Elektromotors ist vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerks.
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Die Enden der Wicklungsdrähte 44 werden vorzugsweise nach unten in Richtung der Basisplatte 12 aus den Statorwicklungen 42 herausgeführt und werden von der Oberseite 12a der Basisplatte 12, auf der sich die Statoranordnung 38 befindet, zur Unterseite 12b der Basisplatte 12 geführt, wo sie mit zugeordneten Lötflächen 60 einer Leiterplatte 50 elektrisch verbunden werden. Die Basisplatte 12 weist mehrere Durchgangsöffnungen 52 zur Durchführung der Wicklungsdrähte 44 auf, die vorzugsweise als Bohrungen ausgebildet sein können. Die Durchgangsöffnungen 52 befinden sich im Bereich der Basisplatte 12, an welchem die Leiterplatte 50 angeordnet ist. In den Durchgangsöffnungen 52 können Isolationshülsen 54 angeordnet sein, um einen elektrischen Kurzschluss zwischen den hindurchgeführten Wicklungsdrähten 44 und der metallischen Basisplatte 12 zu vermeiden. Die Wicklungsdrähte 44 sind von der Oberseite 12a der Basisplatte 12 durch die in den Durchgangsöffnungen 52 angeordneten Isolationshülsen 54 zur Unterseite 12b der Basisplatte 12 geführt.
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Die Leiterplatte 50 ist in einer Vertiefung 56 auf der Unterseite 12b der Basisplatte 12 angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 52 münden ebenfalls in diese Vertiefung 56 der Basisplatte 12. Die Leiterplatte 50 ist beispielsweise auf die Unterseite 12b der Basisplatte 12 aufgeklebt oder mit dieser verschraubt oder lediglich mittels eines Rastmechanismus' befestigt.
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In bekannter Weise besteht die Leiterplatte 50 aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial. Auf der Oberseite 50a, der Unterseite 50b oder auf beiden Seiten der Leiterplatte 50 sind elektrisch leitende Leiterbahnen 58 aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht. Ferner sind an der Leiterplatte 50 entsprechende Anschlussflächen, beispielsweise mehrere Lötflächen 60, zum elektrischen Anschluss der Wicklungsdrähte 44 sowie von externen Anschlüssen vorhanden. Die aus den Durchgangsöffnungen 52 auf der Unterseite 12b der Basisplatte 12 herausgeführten Wicklungsdrähte 44 werden durch mindestens eine Bohrung 62 der Leiterplatte 50 hindurchgeführt und/oder entlang von Einbuchtungen 66 (in 2 dargestellt) der Leiterplatte 50 geführt und mit den Lötflächen 60 der Leiterplatte verlötet. Die Lötflächen 60 befinden sich vorzugsweise auf der Oberseite 50a der Leiterplatte 50, während die Unterseite 50b der Leiterplatte 50 an der Unterseite 12b der Basisplatte befestigt ist. Die Durchgangsöffnungen 52 der Basisplatte 12 und/oder die Bohrung 62 in der Leiterplatte werden schließlich mit einer elektrisch isolierenden Dichtungsmasse 64, bevorzugt ein isolierender Klebstoff, verschlossen.
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2 zeigt eine Teilansicht der Unterseite 12b der Basisplatte 12, wobei man die Öffnung 13 zur Befestigung der Lagerbuchse 18 erkennt sowie die Vertiefung 56 in der Basisplatte 12, die sich von der Öffnung 13 aus gesehen im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Die elektrische Leiterplatte 50 ist in der Vertiefung 56 auf der Unterseite 12b der Basisplatte 12 angeordnet, wobei die Leiterplatte etwa hammerförmig ausgebildet ist. Die Leiterplatte 50 umfasst einen schmaleren und langgestreckten Halsbereich 51a sowie einen breiteren hammerförmigen Kopfbereich 51b. Die Abmessung der Vertiefung 56 der Basisplatte 12 sind etwas größer als die Abmessung der Leiterplatte 50 und sind in etwa an die Formgebung der Leiterplatte 50 angepasst. Man erkennt ferner drei Durchgangsöffnungen 52 der Basisplatte 12, welche in die Vertiefung 56 münden. Man erkennt außerdem Isolationshülsen 54, die in den Durchgangsöffnungen 52 angeordnet sind. Die Enden der Wicklungsdrähte 44 werden von der Oberseite 12a der Basisplatte 12 durch die Isolationshülsen 54 in den Durchgangsöffnungen 52 hindurchgeführt und gelangen auf die Unterseite 12b der Basisplatte 12 in den Bereich der Leiterplatte 50. Alternativ können die Wicklungsdrähte 44 auch ohne Isolationshülsen 54 durch die Durchgangsöffnungen 52 geführt und mit einer elektrisch isolierenden Dichtungsmasse 64 vergossen werden.
Die Leiterplatte 50 weist eine Öffnung 62 in Form einer Bohrung auf, wobei die Leiterplatte derart in der Vertiefung 56 der Basisplatte 12 angeordnet ist, dass die Bohrung 62 oberhalb der mittleren Durchgangsöffnung 52 der Basisplatte 12 zu liegen kommt, wobei die Bohrung 62 zumindest teilweise mit dieser Durchgangsöffnung 52 fluchtet. Durch die teilweise Überlappung der Leiterplatte 50 mit der Bohrung 62 kann der Wicklungsdraht 44 in der Mitte der Bohrung 62 der Basisplatte 12 gehalten und geführt werden. Das ist insbesondere dann hilfreich wenn keine Isolationshülsen eingesetzt werden, um einen Kontakt (hi-pot) von Wicklungsdraht 44 zu Basisplatte 12 zu vermeiden. Der Wicklungsdraht 44, der aus der mittleren Durchgangsöffnung 52 austritt, wird durch diese Bohrung 62 der Leiterplatte 50 hindurchgeführt und an der Oberseite der Leiterplatte 50 zu einer entsprechenden Lötfläche 60 geführt und dort verlötet. Die Lötfläche 60 ist über eine Leiterbahn 58 mit dem anderen Ende der Leiterplatte 50 (nicht dargestellt) verbunden, wo die Leiterplatte 50 über entsprechende Kontakte extern mit Strom versorgt wird. Idealerweise wird ein radial näher an der Rotationsachse 16 angeordneter Teil der Bohrung 62 von der Leiterplatte 50 überdeckt, so dass der Wicklungsdraht 44 weitgehend durch das Zentrum der Bohrung 62 hindurch geführt wird und radial in Richtung zur Rotationsachse 16 bzw. in Richtung zur Lageranordnung geführt und an der entsprechenden Lötfläche 60 elektrisch kontaktiert und befestigt wird.
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Im Übergangsbereich zwischen dem Halsbereich 51a der Leiterplatte 50 und dem Kopfbereich 51b der Leiterplatte 50 weist die Leiterplatte 50 Einbuchtungen 66 auf, die sich in Richtung des Halsbereichs 51a der Leiterplatte 50 öffnen. Die Leiterplatte 50 ist derart in der Vertiefung 56 der Basisplatte 12 angeordnet, dass sich die Einbuchtungen 66 oberhalb der beiden seitlichen Durchgangsöffnungen 52 befinden, sodass die jeweiligen Wicklungsdrähte 44, die durch diese seitlichen Durchgangsöffnungen 52 hindurch treten, in den Einbuchtungen 66 münden und über den Rand der Einbuchtungen 66 zu den jeweiligen Lötflächen 60 auf der Leiterplatte 50 geführt und dort verlötet werden können. Auch diese seitlichen Lötflächen 60 werden über Leiterbahnen 58 mit entsprechenden Kontaktierungsflächen für eine externe Stromversorgung verbunden.
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Die beiden äußeren Wicklungsdrähte 44 werden demnach nicht durch Bohrungen in der Leiterplatte 50 geführt, sondern lediglich über Einbuchtungen 66 an ihre entsprechenden Lötflächen geführt.
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Dadurch können insbesondere die Abmessungen des Kopfbereichs 51b der Leiterplatte 50 sehr klein gehalten werden, da auf seitliche Bohrungen in der Leiterplatte verzichtet wird, sodass auch die Abmessungen der Vertiefung 56 in der Basisplatte 12 entsprechend verkleinert werden können.
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Erfindungsgemäß sind die Wicklungsdrähte demnach durch die Durchgangsöffnungen 52 geführt und werden radial nach innen in Richtung der Rotationsachse 16 geführt und dort mit entsprechenden Lötflächen 60 verbunden.
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2A zeigt eine verkleinerte Ansicht von 2, wobei an den die Lötflächen umgebenden Leiterbahnen 58 kurze Leiterbahnabschnitte 68 angeordnet sind. Durch diese Leiterbahnabschnitte 68 waren die Leiterbahnen 58 mit entsprechenden Kontaktflächen verbunden. Diese Kontaktflächen dienten bei der Leiterplattenherstellung zum Kontaktieren der Leiterbahnen 58 beim Vergoldungsprozess und wurden danach durch entsprechende Ausstanzung der Leiterplatte 50 entfernt. Durch die Ausstanzungen wurden die Bohrung 62 und die Einbuchtungen 66 in der Leiterplatte 50 geschaffen.
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3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, die im Wesentlichen der Ausgestaltung von 2 entspricht, wobei im Unterschied zu 2 die mittlere Leiterbahn 58 nicht an der Bohrung 62 der Leiterplatte 50 vorbeigeführt wird, sondern die Bohrung 62 von der mittleren Leiterbahn 58 umschlossen wird, wobei die Leiterbahn 58 über die Bohrung 62 bis zur entsprechenden Lötfläche 60 auf der Leiterplatte 50 geführt wird. Der Vorteil ist, dass die Breite der mittleren Leiterban 58 größer sein kann als bei 2 und somit der Leitungswiderstand geringer ist.
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3A zeigt das andere Ende der Leiterplatte 50, wobei die Leiterbahnen 58 sich bis zum Rand der Leiterplatte 50 erstrecken und zum Rand der Leiterplatte 50 hin mit schmalen Leiterbahnabschnitten 68 verbunden sind. Diese Leiterbahnabschnitte 68 dienen ebenfalls bei der Leiterplattenherstellung zum Kontaktieren der Leiterbahnen 58 beim Vergoldungsprozess.
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Am Rand der Leiterplatte, auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterbahnen 58, weist die Leiterplatte 50 eine Nut 70 oder Aussparungen an den Kontaktenden der Leiterbahnabschnitten 68 auf, um zu verhindern, dass die Enden der Leiterbahnabschnitte 68 mit der metallischen Basisplatte 12 einen Kurzschluss verursachen.
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In 3B ist die Nut 70 am Ende der Leiterplatte 50 vergrößert dargestellt. Alternativ auch z. B. an der Basisplatte 12 am Ende der Leiterbahnabschnitte 68 eine entsprechende Nut oder Rille angeordnet sein, sodass die Enden der Leiterbahnabschnitte 68 keinen elektrischen Kontakt mit der Basisplatte 12 bilden können.
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Wie man in 2 und 3 erkennt, geht der Halsbereich 51a der Leiterplatte 50 erst im Bereich der äußeren Einbuchtungen 66 in den Kopfbereich 51b über, also gleichermaßen im Bereich der Durchgangsöffnungen 52 oder radial einwärts der Durchgangsöffnungen in Richtung der Rotationsachse 16 gesehen. Die Leiterplatte 50 verbreitet sich demnach erst jenseits und radial einwärts der Durchgangsöffnungen 52 der Basisplatte 12.
Entsprechend ist auch die Vertiefung 56 der Basisplatte 12 relativ klein, sodass die mechanische Stabilität der Basisplatte durch die Vertiefung 56 möglichst wenig geschwächt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektromotor
- 12
- Basisplatte
- 12a
- Oberseite (Basisplatte)
- 12b
- Unterseite (Basisplatte)
- 13
- Öffnung
- 14
- Rotorbauteil
- 16
- Rotationsachse
- 18
- Lagerbuchse
- 20
- Welle
- 22
- Lagerspalt
- 24
- fluiddynamisches Radiallager
- 26
- fluiddynamisches Radiallager
- 28
- fluiddynamisches Axiallager
- 30
- Rezirkulationskanal
- 32
- Abdeckplatte
- 34
- Stopperring
- 36
- Dichtungsspalt
- 38
- Statoranordnung
- 40
- Statorblechpaket
- 42
- Statorwicklung
- 44
- Wicklungsdraht
- 46
- Rotormagnet
- 48
- Metallring
- 50
- Leiterplatte
- 50a
- Oberseite (Leiterplatte)
- 50b
- Unterseite (Leiterplatte)
- 51a
- Halsbereich
- 51b
- Kopfbereich
- 52
- Durchgangsöffnung
- 54
- Isolationshülse
- 56
- Vertiefung (Basisplatte)
- 58
- Leiterbahn
- 60
- Lötfläche
- 62
- Bohrung (Leiterplatte)
- 64
- Dichtungsmasse
- 66
- Einbuchtung
- 68
- Leiterbahnabschnitte
- 70
- Nut
