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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor,
der zum Beispiel als eine Antriebsquelle eines EGR-(Exhaust Gas
Recirculation) Ventils (Abgasrezirkulationsventils), eines VG-(Variable Geomatric)
Turboaktuators (Turboaktuator mit variabler Geometrie), usw. verwendet
wird.
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Stand der Technik
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Während
ein Bürstenmotor elektrische Kontakte mit einem Kommutator
usw. mechanisch umschaltet, schaltet der bürstenlose Motor
die erregten Richtungen von der Steuerseite her um. Damit deshalb
die erregten Richtungen umschalten, ist es notwendig, einen Magnetpol
eines für einen Innenrotor des bürstenlosen Motors
verwendeten Permanentmagneten zu erfassen, und ein Magnetpolsensor, wie
zum Beispiel eine Hall-Effekt-Vorrichtung usw., wurde zur Vereinfachung
und Kostenreduzierung einer Magnetpolerfassung verwendet.
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Aus
diesem Grund war es konventioneller Weise gängig, die Axiallänge
des für einen Innenrotor verwendeten Permanentmagneten
bis zu einer Position zu verlängern, wo der Magnetpolsensor
den Magnetpol erfassen kann (Patentdokument 1), und einen separaten
Magneten und Magnetmaterialien zu verwenden, um den Magnetpol des
für den Innenrotor verwendeten Permanentmagneten zu erfassen (Patentdokument
2).
- Patentdokument 1: JP 2006-033989 A
- Patentdokument 2: JP
2001-309618 A
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Der
Magnetpolsensor wurde im konventionellen bürstenlosen Motor
verwendet, um, wie zuvor diskutiert, eine Drehposition des Innenrotors
zu erfassen. Jedoch stand dies in der in Patentdokument 1 offenbarten
Anordnung, nachdem die Axiallänge des Permanentmagneten
verlängert ist, der Gewichts- und Größenreduzierung
und Kosteneinsparung des bürstenlosen Motors entgegen.
Weiter, nachdem die im Patentdokument 2 offenbarte Anordnung den
separaten Magneten verwendet, verhinderte dies wegen der Positionsgenauigkeit
des Magneten bezüglich des Permanentmagneten eine Leistungsverbesserung
des bürstenlosen Motors.
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Darüber
hinaus ist es gewünscht, dass der Magnetpolsensor an einer
zum externen Stator benachbarten Position angeordnet ist, nachdem
der Einsatz des Magnetpolsensors für eine Positionsbeziehung
zum externen Stator wichtig ist. In Patentdokument 2 jedoch ist
der Magnetpolsensor nicht benachbart zum externen Stator gelegen,
und der Sensor ist von demjenigen des externen Stators separat vorgesehen.
Deshalb ist die Positionierung des Magnetpolsensors und des externen
Stators schwierig, nachdem die Positionen des externen Stators und des
Magnetpolsensors beim endgültigen Zusammenbau das erste
Mal bestimmt werden. Darüber hinaus ist der Magnetpolsensor
im Allgemeinen aus Chips usw. hergestellt, und somit besteht ein
Problem, dass der Magnetpolsensor eine elektrische Isolierung zum
externen Stator haben sollte.
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Die
vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die zuvor erwähnten
Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen bürstenlosen Motor bereitzustellen, bei
dem eine Isolierplatte und ein Magnetpolsensor eingerichtet sind,
an einem Ende eines externen Stators angeordnet zu werden, die Position
des Magnetpols eines integral mit einer Drehwelle ausgebildeten
Permanentmagneten ohne Verlängern des Permanentmagneten
mit Präzision erfasst werden kann, die Positionsbeziehung
zwischen dem externen Stator und dem Magnetpolsensor exzellent sichergestellt
wird, und die Isoliereigenschaft des Magnetpolsensors sicher gewährleistet werden
kann.
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Inhalt der Erfindung
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Der
bürstenlose Motor gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: einen externen Stator, bei dem ein Magnetkreis
durch Wickeln eines elektrischen Kabels um einen Eisenkern ausgebildet
wird; eine Verteilerleiste, welche die Elektrodrähte bündelt und
einen externen Eingangsanschluss ausbildet; und einen Innenrotor,
der mit einem Permanentmagneten mit einer Drehwelle integriert ist
und durch den externen Stator mittels einer Lagerung drehbar gestützt
wird, wobei an einem Ende des externen Stators eine Isolierplatte
gehalten wird, und ein Magnetpolsensor hieran angebracht ist, um
den Magnetpol des Permanentmagneten zu erfassen.
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Mit
dem bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden
Erfindung, nachdem die Isolierplatte zum einen Ende des externen
Stators benachbart gehalten wird, gestattet der bürstenlose
Motor eine Positionierung der Isolierplatte und des externen Stators und
eine Verbesserung der Positionsgenauigkeit der zwei Komponenten.
Weiter ist der Magnetpolsensor, der den Magnetpol des integral an
der Drehwelle fixierten Permanentmagneten erfasst, an der Isolierplatte
angebracht. Somit kann die Erfindung den Magnetpolsensor mit einer
zweifellos sichergestellten elektrischen Isolierung versehen, und
die Position des Magnetpols des Permanentmagneten kann ohne Verlängern
des Permanentmagneten mit Genauigkeit erfasst werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Längsschnittansicht, die einen bürstenlosen
Motor gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht von an einem Ende eines externen
Stators angebrachten Strukturbauteilen.
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3 ist
eine Längsschnittansicht, die eine Beziehung zwischen dem
Zusammenbau der in 2 gezeigten Strukturkomponenten
und dem externen Stator zeigt.
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4 ist
eine Längsschnittansicht, die einen Zustand zeigt, wo der
zusammengebaute Körper der in 2 gezeigten
Strukturkomponenten mit dem externen Stator zusammengebaut ist.
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils, die
eine Beziehung zwischen einer Spitze von durch ein Durchgangsloch
einer Isolierplatte verlaufenden Elektrokabeln und eines Anschlusses
einer Verteilerschiene zeigt.
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6 ist
eine Längsschnittansicht, die eine Beziehung zwischen den
in 4 gezeigten, integrierten Komponenten und einem
externen Gehäuse zeigt.
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7 ist
eine Längsschnittansicht, die eine Beziehung zwischen dem
externen Stator und einem Gehäuse zeigt, an dem ein interner
Stator zusammengebaut wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung
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Hiernach
wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen eine
Art der vorliegenden Erfindung beschrieben, um die vorliegende Erfindung detaillierter
zu erklären.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine Längsschnittansicht eines bürstenlosen Motors
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht
von strukturellen Komponenten, die an einem Ende eines externen
Stators angebracht sind; 3 ist eine Längsschnittansicht, die
eine Beziehung zwischen dem zusammengebauten Körper der
in 2 gezeigten Strukturkomponenten und dem externen
Stator ist; 4 ist eine Längsschnittansicht,
die einen Zustand zeigt, wo der zusammengebaute Körper
der in 2 gezeigten Strukturkomponenten mit dem externen
Stator zusammengebaut ist; 5 ist eine
vergrößerte Ansicht eines Hauptteils, die eine
Beziehung zwischen einer Spitze von durch ein Durchgangsloch einer
Isolierplatte verlaufenden Elektrokabel und einem Anschluss einer
Verteilerleiste zeigt; 6 ist eine Längsschnittansicht,
die eine Beziehung zwischen der in 4 gezeigten
integrierten Komponente und einem externen Gehäuse zeigt;
und 7 ist eine Längsschnittansicht, die eine
Beziehung zwischen dem externen Stator und einem Gehäuse
zeigt, an dem ein Innenrotor zusammengebaut ist.
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In 1 bis 7 ist
der externe Stator 1 ein Magnetkreis, der durch Winden
von Elektrodrähten 4 um einen geschichteten Eisenkern 3,
dessen Isolierung durch eine Harzschicht 2 hergestellt
wird, elektrisch konfiguriert ist. Das externe Gehäuse 5 ist
außerhalb des externen Stators gelegen und fixiert die Position
des externen Stators 1. Eine Verteilerleiste (Sammelschiene) 6 weist
Anschlüsse 6a auf, von denen jeder vom Außenumfang
radial hervorsteht und sich mit den Spitzen der Elektrokabel 4a verbindet, und
die Spitzen der Elektrokabel 4 durch die Anschlüsse 6a bündelt,
um externe Eingabeanschlüsse auszubilden. Der Innenrotor 7 wird
durch Integrieren eines Permanentmagneten 8 mit einer Drehwelle 25 ausgebildet.
Lagerungen 9a, 9b stützen den Innenrotor 7 drehbar,
mit anderen Worten, beide Enden der Drehwelle 25, bezüglich
dem externen Stator 1. Ein Gehäuse 10 hält
eine Lagerung 9b, und ist integral mit dem externen Gehäuse 5 fixiert.
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Die
Harzbeschichtung 2 ist an ihrem einem Ende mit einer Positionierungsfahne 12 zum
Zusammenbau der Isolierplatte 11 versehen, und weist daran
die Spitzen der Elektrokabel 4a auf und erstreckt sich
parallel zueinander nach Außen, was länger ist als
die Länge der Positionierungsfahne 12. Tatsächlich
kann eine Konkavität oder eine Kerbengeometrie anstelle
der Fahne 12 verwendet werden. Die Isolierplatte 11 ist
mit Harz ausgeformt, zum Beispiel PPS, PBT oder PA mit einer Isoliereigenschaft,
bildet zum Beispiel externe Passung im Innenumfang des externen
Gehäuses 5 aus, und weist eine im Inneren ausgebildete
Konkavität 13 auf, um die Lagerung 9a einzupassen;
eine Konkavität 14, welche die Verteilerleiste 6 einpasst;
Durchgangslöcher 15, durch welche die Spitzen
der Elektrokabel 4a hindurchdringen; eine Konkavität 16,
die den Positionierungsstift 12 der Harzbeschichtung 2 einpasst;
eine Konkavität 18, an der eine später
beschriebene Platte 17 befestigt ist; und ein Durchgangsloch 20,
durch das die Anbringungssektion 19 der Verteilerleiste 6 verläuft.
Das Durchgangsloch 15 ist in einer Gestalt einer Trompete
ausgebildet, deren Eingang einen großen Durchmesser aufweist
und der schrittweise in Richtung des Stoßes ein kleiner
Durchmesser wird, um das Einschieben der Spitze der Elektrokabel 4a in
das Durchgangsloch zu erleichtern.
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Die
Platte 17 ist mit einem Magnetpolsensor 21 versehen,
um einen Magnetpol des in der Drehwelle 25 integrierten
Permanentmagneten 8 zu erfassen. Die Längssektion
des externen Gehäuses 5 ist becherförmig,
weist in ihrem Boden ein Loch 5a auf, durch das eine externe
Anschlussverbindung 6b der Verteilerleiste 6 vorsteht,
und ist im offenen Ende horizontal nach Außen gebogen,
um einen Anbringungsrand 5b zum Gehäuse 10 auszubilden.
Das Gehäuse 10 weist eine Konkavität 22 auf,
in der die Lagerung 9b zusammengebaut ist, und eine Konkavität 23,
in der die externe Wand der Harzbeschichtung 2 eingepasst
ist.
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Der
Zusammenbauvorgang des bürstenlosen Motors gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nun erklärt.
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Als
erstes wird, in 2, die Lagerung 9a in die
Konkavität 13 der Isolierplatte 11 eingepasst,
die Anbringungssektion 19 wird in das Durchgangsloch 20 der
Isolierplatte 11 eingeführt, und dann wird die Verteilerleiste 6 in
die Konkavität 14 der Isolierplatte 11 derart
eingebracht, um die Lagerung 9a zu drücken, wodurch
die Lagerung 9a in einer Sandwichstruktur mit der Isolierplatte 11 und
der Verteilerleiste 6 gehalten wird.
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Die
Platte 17 wird in der Konkavität 18 an
der Endfläche der Isolierplatte 11 zusammengebaut,
was gegenüber der Anbringungsseite der Verteilerleiste 6 ist,
und eine durch ein Loch 17a der Platte 17 durchdringende
Befestigungsschraube 24 wird in ein Schraubenloch 19a des
Endes der in das Durchgangsloch 20 der Isolierplatte 11 eingeführten
Anbringungssektion 19 eingeschraubt, um die Platte 17 integral
mit der Isolierplatte 11 zu fixieren. Auf diese Weise,
unter Annahme der Anordnung, wo die Platte 17 an der Anbringungssektion 19 der
Isolierplatte 11 mit der Schraube befestigt ist, können
die vier Bauteile, d. h. die Isolierplatte 11, die Lagerungen 9a,
die Verteilerleiste 6 und die Platte 17 integral
mit einem minimalen Element durch die Befestigungsschraube 22 befestigt
werden.
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Hiernach
liegt der zuvor erwähnte zusammengebaute Körper,
wie in 3 gezeigt, dem externen Stator 1 gegenüber,
dann werden der zusammengebaute Körper und der externe
Stator 1 derart kombiniert, dass die Enden der Elektrokabel 4a des externen
Stators durch die Durchgangslöcher 15 der Isolierplatte 11 hindurchdringen,
und unmittelbar bevor die Kombination vervollständigt ist,
wird die Positionierungsfahne 12 in die Konkavität 16 der
Isolierplatte 11 eingepasst, um die Positionierung hiervon zu
erreichen. Weiter kreuzen die Spitzen der Elektrokabel 4a,
die jeweils mittels Hindurchdringen durch das Durchgangsloch 15 positioniert
sind, die Anschlüsse 6a, wie in 5 gezeigt,
und können zur Automatisierung der elektrischen Verbindungen durch
Schweißen, Löten, usw. leicht aufgenommen werden.
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Wenn
das externe Gehäuse 5 an der Verteilerleiste des
somit wie obig zusammengebauten externen Stators 1 angeordnet
ist, wie in 6 gezeigt, und das externe Gehäuse 5 an
die Außenseite des externen Stators 1 gelegt ist,
steht die externe Anschlussverbindung 6b der Verteilerleiste 6 vom
Loch 5a der Basis hiervon hervor, und die Spitzen der externen
Teile der Verteilerleiste 6 liegen gegen die Lochkante
der Innenseite des externen Gehäuses an, um die Positionierung
zu vervollständigen.
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In
der Zwischenzeit wird die Lagerung 9b in die Konkavität 22 des
Gehäuses 10 eingepasst, und ein Ende der Drehwelle 25 an
und mit welcher der Permanentmagnet 8 befestigt und gesichert
ist, wird durch die Lagerung 9b drehbar gestützt,
um den Innenrotor 7 am Gehäuse zusammenzubauen.
Nachfolgend liegt das Gehäuse 10 dem externen
Stator 1, wie in 7 gezeigt,
gegenüber; dann werden der externe Stator 1 und
der Innenrotor 7 derart kombiniert, dass der Permanentmagnet 8,
wie in 1 gezeigt, innerhalb des geschichteten Eisenkerns 3 gelegen
ist; unmittelbar bevor die Kombination vervollständigt
ist, werden die Außenteile der Harzbeschichtung 2 in
die Konkavität 23 des Gehäuses 10 eingepasst,
um die Positionierung zu erhalten; und die Anbringungskante 5b des
externen Gehäuses 5 liegt gegen die Spitze des
Gehäuses 10 an. Die anliegenden Abschnitte werden
durch Schrumpfung usw. vereinheitlicht.
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Wie
zuvor erwähnt, kann hierdurch, gemäß der
ersten Ausführungsform, nachdem der externe Stator 1 und
die Isolierplatte 11 durch Einpassen des Positionierungsstifts 12 in
die Konkavität 16 direkt positioniert werden,
die Positionierungsgenauigkeit der beiden Komponenten exzellent
sichergestellt werden. In diesem Fall, wenn eine Konkavität
oder eine Kerbe anstelle des Positionierungsstifts 12 ausgebildet
ist, wird eine Konvexität oder ein Vorsprung anstelle der
Konkavität 17 ausgebildet. Weiter ist die den
Magnetpolsensor 21 aufweisende Platte 17 an der
Isolierplatte 11 befestigt, was die sichere elektrische
Isolierung des Magnetpolsensors 21 garantiert, und der
Magnetpolsensor 21 ist gegenüberliegend zum Permanentmagneten
vorgesehen, wodurch die genaue Erfassung des Magnetpols des Permanentmagneten 8 ermöglicht
wird.
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Die
Spitzen der Elektrodrähte des Windungsanfangs und des Windungsendes
der um den geschichteten Eisenkern 3 gewundenen Elektrodrähte 4 stehen
entsprechend einzeln vom externen Stator 1 hervor. Wenn
die Isolierplatte 11 am externen Stator 1 angebracht
ist, ermöglicht ein Durchdringen der Spitzen der Elektrodrähte 4a durch
die entsprechend der Anzahl der Spitzen der Elektrodrähte
in der Isolierplatte 11 vorgesehenen Durchgangslöcher 15 die
Positionierung der Anschlüsse 6a der Verteilerleiste 6,
und die Sicherstellung der Isolierung der Spitzen der Elektrodrähte 4a mit
der Isolierplatte 11. Somit, selbst wenn das außerhalb
des externen Stators 1 zusammengebaute externe Gehäuse 5 aus Metall
hergestellt ist, kann die Isolierung jeder Spitze der Elektrodrähte 4a sicher
gewährleistet werden.
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Darüber
hinaus, nachdem ein Durchdringen der Spitze der Elektrodrähte 4a durch
das Durchgangsloch 15 der Isolierplatte 11 die
Position der Spitze der Elektrodrähte 4a spontan
bestimmt, wird das Einpassen mit dem Anschluss 6a der Verteilerleiste 6 vereinfacht
und sichergestellt. Darüber hinaus wird die elektrische
Verbindung zwischen dem Anschluss 6a der Verteilerleiste 6 und
der Spitze der Elektrodrähte 4a miteinander durch
Widerstandsschweißen, Löten, Vercrimpen, usw.
eingepasst.
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Eine
Handhabung mit der Installation des bürstenlosen Motors
mit einem externen System kann durch Modifizieren des externen Gehäuses 5 bewirkt
werden. Es wurde ein Schritt herangezogen, um zu gewährleisten,
dass der externe Stator 1, die Isolierplatte 11 und
die Verteilerleiste 6 in eine einzige Struktur integriert
sind, um den „Halbkörper” des bürstenlosen
Motors zu bauen, und dass sie im externen Gehäuse 5 zusammengebaut
sind. Somit gestattet der Schritt die Standardisierung des Halbkörpers, unabhängig
von der Gestalt des externen Gehäuses 5, selbst
die Herstellung kleiner Margen, und es wird die Kostenreduzierung
erreicht.
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Das
Aufnehmen einer Lagerhaltefunktion in der Isolierplatte 11 ermöglicht
die Kombination der Funktionen und unterstützt die Größenreduktion
des bürstenlosen Motors, und gestattet es darüber
hinaus, die Lagerung 9a daran zu hindern, axial hergestoßen
zu werden, wenn die Lagerung mit der Isolierplatte 11 und
der Verteilerleiste 6 in der Sandwichstruktur gehalten
wird.
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Es
wird möglich, die Teilereduktion zum Integrieren der Isolierplatte 11,
der Verteilerleiste 6 und der Platte 17 zu erreichen,
indem die von der Verteilerleiste 6 aufgebrachte Anbringsektion 19 herangezogen
wird, durch das Durchgangsloch 20 in der Platte 11 hindurchdringt,
und dann die durch das Loch 17a der Platte 17 in
das Schraubenloch 19a in der Spitze der Anbringungssektion
eindringende Anbringungsschraube 24 eingeschraubt wird,
um die Platte 17 an der Isolierplatte 11 zu befestigen.
Obwohl die Isolierplatte 11 in einer komplizierten Gestalt
ausgebildet ist, kann die Isolierplatte ohne erhöhte Kosten hergestellt
werden, da sie eine Druckgussform mit Harz aufweist.
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Darüber
hinaus, nachdem der externe Stator 1, der Magnetpolsensor 21,
die Isolierplatte 11, die Lagerung 9a und die
Verteilerleiste 6 miteinander integriert sind, weist der
bürstenlose Motor in der Befestigungsrichtung und in der
Zusammenbaurichtung einen hohen Grad an Einstellungsfreiheit auf.
Somit besteht keine Notwendigkeit, die internen Teile zu verändern,
selbst wenn die Gestalt des externen Gehäuses verändert
wird, wodurch die Kostenreduzierung durch Standardisierung der Teile
ermöglicht wird.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
zuvor erwähnt ist der bürstenlose Motor gemäß der
vorliegenden Erfindung zum Beispiel für ein EGR-Ventil
und einen VG-Turboaktuator geeignet. Dies liegt darin begründet,
dass die Isolierplatte benachbart zu einem Ende des externen Stators
gehalten wird, um die Positionierung der Isolierplatte und des externen
Stators zu gestatten, wodurch die Positionsgenauigkeit verbessert
wird, und der den Magnetpol des Permanentmagneten erfassende Magnetpolsensor
wird an der Isolierplatte angebracht, um die elektrische Isolierung
des Magnetpolsensors sicher zu gewährleisten, und weiter
die präzise Erfassung der Position des Magnetpols des Permanentmagneten
zu gestatten.
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Zusammenfassung
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Ein
bürstenloser Motor weist auf: einen externen Stator, bei
dem ein Magnetkreis elektrisch ausgebildet wird, indem Elektrodrähte
um einen Eisenkern gewickelt werden, eine Verteilerleiste, welche
die Elektrodrähte bündelt und einen externen Eingangsanschluss
ausbildet, und einen Innenrotor, der durch Integrieren eines Permanentmagneten ausgebildet
wird und durch eine Lagerung bezüglich des externen Rotors
drehbar gestützt wird, wobei eine Isolierplatte an einem
Ende des externen Stators gehalten wird, und hieran angebracht ein
Magnetpolsensor einen Magnetpol des Permanentmagneten erfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A [0003]
- - JP 2001-309618 A [0003]