DE10315871A1

DE10315871A1 - Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor)

Info

Publication number: DE10315871A1
Application number: DE2003115871
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer; Martin Dipl.-Ing. Steigerwald
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-10-21
Also published as: WO2004091072A1; EP1614208A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung und mit zumindest einem Deckel zum axialen Verschließen eines Motorgehäuses. DOLLAR A Die Forderung nach erhöhten zulässigen Betriebstemperaturen des BLDC-Motors wird dadurch erfüllt, dass der Deckel als ein aus warmfestem Kunststoff gespritzter Steckermodul (1) und die Strombahnen als ein umspritztes, warmfestes Stanzgitter ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen BLDC-Motor, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

In der DE 100 18 728 A1 ist ein BLDC-Motor offenbart, der zumindest einen Deckel zum axialen Verschließen eines Motorgehäuses eines BLDC-Motors und Bauelemente wie Strombahnen, Steckerkontakte, Hallsensoren sowie Anschlüsse für den BLDC-Motor aufweist. Diese Bauelemente dienen zu dessen elektronischer Kommutierung.

Herkömmliche BLDC-Motoren besitzen in der Regel eine Platine, auf der die Hallsensoren, die zur Erkennung von dessen Drehrichtung und Drehzahl dienen, aufgelötet sind. Außerdem ist ein Stecker vorgesehen, dessen Steckerkontakte mit den Hallsensoren und den Phasen des BLDC-Motors verbunden sind. Aufgrund der Temperaturgrenzen von Platine und Lot sind diese BLDC-Motoren für den Einsatz im Verbrennungsmotorraum eines Kraftfahrzeugs nicht geeignet, da dort Temperaturen bis 150°C herrschen, denen die Eigenerwärmung des BLDC-Motors von mindestens 10° bis 20°C noch hinzuzurechnen ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen BLDC-Motor zu schaffen, der maximalen Temperaturen von mindestens 170°C standhält sowie einen geringen axialen Raumbedarf und einen geringen Fertigungsaufwand aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Da das erfindungsgemäße Steckermodul und das umspritzte Stanzgitter aus hinreichend wärmefesten Materialien hergestellt sind, entfallen temperaturbedingte Ausfälle des BLDC-Motors. Das bedeutet gesteigerte Zuverlässigkeit und verbesserte Funktion desselben.

Die Montage des BLDC-Motors wird durch den Steckermodul, der eine Platine und einen Deckel ersetzt, vereinfacht und der axiale Platzbedarf entsprechend verringert.

Es hat Fertigungsvorteile, dass das Stanzgitter auf der Steckerseite als Steckerkontakt für den BLDC-Motor und als anderer Steckerkontakt für Hallsensoren und auf der Motorseite als Anschluss für die Phasen als BLDC-Motors sowie als anderer Anschluss für die Hallsensoren ausgebildet ist. Da das Stanzgitter mit den Steckerkontakten und den Anschlüssen einstückig ausgebildet ist, erübrigen sich die sonst erforderlichen Verbindungen, wodurch der Fertigungsaufwand verringert und die Zuverlässigkeit erhöht werden. Die Zuverlässigkeit des Steckermoduls wird auch dadurch gefördert, das die Hallsensoren auf den Stanzgitter direkt und vorzugsweise durch Schweißen befestigt sind. Die Schweißverbindung hat gegenüber der Lötverbindung den Vorteil hoher Warmfestigkeit.

Die für die exakte Radial- und Drehlage der Hallsensoren erforderliche Lagefixierung des Steckermoduls gegenüber dem Motorgehäuse wird dadurch erreicht, dass derselbe einen Zentrierbund und eine Drehfixierung aufweist. In gleicherweise muss der Stator zentriert und drehfixiert sein um mit dem Steckermodul zu korrespondieren. Als Drehfixierung kommen die Anschlüsse der Phasen des BLDC-Motors und Passstifte, Passschrauben, Passhülsen oder eine Fixiernase in Frage, die in eine entsprechende Gegenkontur des Motorgehäuses eingreift.

Der Zentrierbund kann zugleich als Dichtbund fungieren. Für eine radiale Dichtung wird ein O-Ring in eine radiale Nut des Motorgehäuses eingelegt, bei axialer Dichtung dient die motorseitige axiale Anlagefläche des Zentrierbundes als Dichtfläche für einen im Motorgehäuse liegenden O-Ring. Alternativ können die O-Ringnuten auch in den Zentrierbund radial oder axial eingebracht werden. In diesem Fall dienen die entsprechenden Gegenflächen im Motorgehäuse als Dichtflächen.

Schließlich können zwischen Motorgehäuse und Zentrierbund auch noch andere Dichtungen, wie zum Beispiel Papierdichtungen oder Flüssigdichtungen, verwendet werden.

Es hat Fertigungsvorteile, wenn im Steckermodul koaxial zum Zentrierbund ein Motorlager angeordnet ist, das umspritzt oder in einen Lagersitz eingepresst oder eingeklebt ist. Dadurch wird ebenfalls die axiale Baulänge des BLDC-Motors verringert.

Von Vorteil ist auch, wenn Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben des Steckermoduls einen umspritzten metallischen Verstärkungsring aufweisen. Dadurch wird verhindert, dass der Steckermodul unter den Schraubenköpfen der Befestigungsschrauben plastisch verformt wird.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass die Umspritzung des Stanzgitters öldicht ausgebildet ist. Üblicherweise wird der BLDC-Motor dort, wo die Motorwelle aus dem Motorgehäuse ragt, mittels Wellendichtrings gegen eindringendes Öl aus dem Verstellgetriebe geschützt. Soll auf eine solche Dichtung verzichtet werden, muss das Stanzgitter öldicht umspritzt werden. Dadurch wird verhindert, dass das in den BLDC-Motor eindringende Öl an den Strombahnen entlang über die Steckerkontakte nach außen in die Umgebung gelangt. Außerdem kommt es auf diese Weise nicht zu Kriechströmen zwischen den Strombahnen. Die Dichtung zwischen Motorgehäuse und Steckermodul erfolgt auch in diesem Fall über O-Ringe, Papierdichtungen oder flüssige Dichtungen. Das Stanzgitter kann aber auch an das Steckermodul gesteckt sein, beispielsweise über Bohrungen im Stanzgitter und Kunststoffzapfen am Steckermodul. Es kann aber auch einseitig angespritzt oder nur teilweise umspritzt werden, wenn der Motor öldicht ausgeführt ist.

Zur Verminderung der Fertigungs- und Montagekosten trägt bei, daß die Steckerkontakte in einem Stecker angeordnet sind der an dem Steckermodul angespritzt ist. Trotz der einstückigen Ausführung des Steckermoduls und des Steckers kann dieser den Kundenwünschen relativ einfach angepasst werden, da bei unveränderlichen Motorgehäuse nur der Steckermodul angepasst werden muss. Beispielsweise kann der Stecker sowohl radial als auch axial oder in einer Mischform (radial axial) am Steckermodul angebracht sein. Bei Bedarf kann der Steckermodul auch mit einem Kabelabgang verwirklicht werden, wobei das Kabel an seinem Ende einen Stecker aufweist.

Es ist vorteilhaft für die Zuverlässigkeit des Steckermoduls, wenn die Füße von bedrahteten Hallsensoren umspritzt oder auf andere Art und Weise mechanisch gestützt sind, da dieselben auf diese Weise fixiert und gegen Vibration geschützt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und denn Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen:
1 eine Innenansicht eines Steckermoduls;
2 eine Seitenansicht des Steckermoduls gemäß 1;
3 eine Außensicht des Steckermoduls gemäß 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der in 1 dargestellte Steckermodul 1 besteht aus warmfestem Kunststoff, mit dem ein ebenfalls warmfestes Stanzgitter umspritzt ist. Das Stanzgitter dient als Strombahn und verbindet Steckerkontakte 2 mit Anschlüssen 5 für Phasen des Stators eines nicht dargestellten bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC-Motor).
Eine weitere Verbindung besteht zwischen anderen Steckkontakten 3 und nicht dargestellten anderen Anschlüssen 6 für Hallsensoren 4, die der elektronischen Kommutierung des BLDC-Motors dienen. Die Steckerkontakte 2, 3 und die Anschlüsse 5, 6 sind Bestandteile des Stanzgitters. Die Hallsensoren 4 und die anderen Anschlüsse 6 sind durch Schweißen warmfest verbunden.
Der Steckermodul 1 besitzt einen Zentrierbund 7, der zu dessen Zentrierung gegenüber einem nicht dargestellten Motorgehäuse des BLDC-Motors dient. In diesem Motorgehäuse ist der Stator des BLDC-Motors ebenfalls zentriert angeordnet. Da der Steckermodul 1 und der Stator gegenüber dem Motorgehäuse auch drehfixiert sind, ist eine exakte Dreh- und Radiallage der Anschlüsse 5, 6 gewährleistet.
In dem Steckermodul 1 ist koaxial zu dem Zentrierbund 7 ein Lagersitz 8 angeordnet, in dem ein Motorlager eingepresst oder eingeklebt ist. Das Motorlager kann auch in Einbaulage umspritzt werden.
Zur Stabilisierung des Bereichs von Durchgangslöchern 9 gegen die Schraubenkraft von Befestigungsschrauben sind nicht dargestellte, umspritzte oder gefügte Verstärkungsringe vorgesehen.
Durch Entfall der üblichen Abdichtung der Motorwelle gegenüber dem Verstellgetriebe kann über dieses Verstellgetriebe Öl des Verbrennungsmotors in den BLDC-Motor eindringen. Ein öldichtes Umspritzen des Stanzgitters verhindert, dass Kriechströme zwischen den Strombahnen entstehen und dass Öl entlang der Strombahnen über die Steckerkontakte 2, 3 nach außen gelangt.
Ein in 1 im Teilschnitt dargestellter Stecker 10 ist an den Steckermodul 1 angespritzt. Durch Wechseln des Steckermoduls 1 können andere Steckerformen verwirklicht werden ohne am BLDC-Motor eine Änderung vornehmen zu müssen.
In 2 ist eine Seitenansicht des Steckermoduls 1 dargestellt, mit dem Zentrierbund 7, den Hallsensoren 4, den Anschlüssen 5 und dem Stecker 10. Die geringe Bauhöhe des Steckermoduls 1 ist erkennbar.
3 zeigt die Außenansicht des Steckermoduls 1 mit den drei Durchgangslöchern 9 und dem angespritzten Stecker 10.

1: Steckermodul
2: Steckerkontakt
3: anderer Steckerkontakt
4: Hallsensor
5: Anschluss
6: anderer Anschluss
7: Zentrierbund
8: Lagersitz
9: Durchgangsloch
10: Stecker

Claims

Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) mit elektronischer Kommutierung und mit zumindest einem Deckel zum axialen Verschließen eines Motorgehäuses des BLDC-Motors, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel als ein aus warmfestem Kunststoff gespritzter Steckermodul (1) ausgebildet ist, der warmfeste Hallsensoren (4) und als Strombahnen ein warmfestes Stanzgitter aufweist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter an den Steckermodul (1) ansteckbar oder teilweise angespritzt beziehungsweise umspritzt ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter auf der Steckerseite als Steckerkontakt (2) für den Gleichstrommotor und als anderer Steckerkontakt (3) für die Hallsensoren (4) und auf der Motorseite als Anschluss (5) für die Phasen des BLDC-Motors sowie als anderer Anschluss (6) für die Hallsensoren (4) ausgebildet ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsensoren (4) auf dem Stanzgitter direkt und vorzugsweise durch Schweißen befestigt sind.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckermodul (1) einen Zentrierbund (7) und eine Drehfixierung aufweist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Steckermodul (1) koaxial zum Zentrierbund (7) ein Motorlager angeordnet ist, das umspritzt oder in einem Lagersitz (8) eingepresst oder eingeklebt ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgangslöcher (9) für Befestigungsschrauben des Steckermoduls (1) einen vorzugsweise metallischen Verstärkungsring aufweisen.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung des Stanzgitters öldicht ausgebildet ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkontakte (2, 3) in einem Stecker (10) angeordnet sind, der an den Steckermodul (1) angespritzt ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füße von bedrahteten Hallsensoren (4) vorzugsweise umspritzt sind.