DE19523789A1 - Brushless motor for preventing sludge scattering - has sensor magnet which detects change in magnetic pole associated with rotation of rotating shafts - Google Patents
Brushless motor for preventing sludge scattering - has sensor magnet which detects change in magnetic pole associated with rotation of rotating shaftsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor und dabei insbesondere einen bürstenlosen Elektromotor, der frei ist von allen Problemen und Schäden in seinem Steuerschaltkreis und ähnlichen Komponenten, die durch abgeschliffene Partikelchen (sogenannte Schlämme) hervorgerufen werden, wie sie auftreten, wenn Anlageflä chen von Lagereinheiten od. dgl. mechanischen Teilen des Motors sich in Relativ bewegung befinden.The invention relates to a brushless electric motor and in particular one brushless electric motor that is free from all problems and damage in its Control circuitry and similar components caused by abraded particles (so-called sludge) are caused as they occur when investment areas Chen of bearing units or the like. Mechanical parts of the motor are relative movement.
Ein bürstenloser Elektromotor ist etwa folgendermaßen aufgebaut:A brushless electric motor is constructed as follows:
Von einem Rotor des Motors wird ein permanentes Magnetfeld aufgebaut. Ein Stator des Motors trägt einen Anker. Anstelle eines Kommutators und Bürsten, wie sie beide für einen Gleichstrommotor benötigt und verwendet werden, werden hier Halbleiter schalteinrichtungen verwendet, um eine Schaltung des Erregerstroms durch jede der Wicklungen auf dem Anker des Stators zu realisieren. Dadurch können die Bürsten von Gleichstrommotoren wegfallen, wie das im Stand der Technik bekannt ist.A permanent magnetic field is built up by a rotor of the motor. A stator the engine carries an anchor. Instead of a commutator and brushes like both of them are needed and used for a DC motor, semiconductors are here switching devices used to switch the excitation current through each of the Realize windings on the armature of the stator. This allows the brushes from DC motors, as is known in the prior art.
Bei einem in üblicher Weise konstruierten bürstenlosen Elektromotor sind regelmäßig die wesentlichen Komponenten des Motors wie ein Rotor, ein Stator u. dgl. in einem Gehäuse des Motors zusammen mit einem Steuerschaltkreis zur Steuerung der elektri schen Erregerströme untergebracht. Aus diesem Grunde sollten Staub und sonstige Verschmutzungsteile im Motorgehäuse möglichst wenig auftreten. Dies wird bei spielsweise bei einer Konstruktion erreicht, wie sie in der japanischen Gebrauchsmu ster-Offenlegungsschrift 58-131.150 offenbart ist. Bei diesem Stand der Technik hat die Welle eines elektrischen Motors Bereiche, die an innere Umfangsflächen von La gern des Motors angrenzen, radial erweitert, um so Bereiche größeren Durchmessers zu bilden. Jeder Bereich größeren Durchmessers ist also zwischen zwei angrenzenden normalen Bereichen mit geringerem Durchmesser der Welle angeordnet. Reste von Schmieröl, die von mit Öl imprägnierten Teilen von Lagereinheiten abgegeben wer den, haften an den Bereichen der Welle mit großem Durchmesser. Hier erfahren sie starke Zentrifugalkräfte. Sie verbleiben also zwischen den Lagereinheiten und diesen Bereichen großen Durchmessers auf der Grundlage dieser Zentrifugalkräfte. Im Er gebnis werden Schmiermittelreste daran gehindert, von diesen Bereichen größeren Durchmessers hinüber in die Bereiche normalen Durchmessers der Welle zu lecken. In a brushless electric motor constructed in the usual way are regular the essential components of the motor such as a rotor, a stator and. The like in one Housing of the motor together with a control circuit for controlling the electri excitation currents. For this reason, dust and other Contamination parts in the motor housing occur as little as possible. This will be at achieved, for example, in a construction such as that found in Japanese utility models most published patent application 58-131,150. With this prior art the shaft of an electric motor areas attached to inner peripheral surfaces of La like to border the engine, radially expanded to include areas of larger diameter to build. Each area of larger diameter is therefore between two adjacent ones normal areas with a smaller diameter of the shaft. Remnants of Lubricating oil emitted from parts of bearing units impregnated with oil that adhere to the areas of the large diameter shaft. Here you can find out strong centrifugal forces. So they remain between the storage units and these Large diameter areas based on these centrifugal forces. In the Er Lubricant residues are prevented from larger areas Leak across into the normal diameter areas of the shaft.
Im Gehäuse eines konventionellen bürstenlosen Elektromotors finden sich über die herumgeschleuderten Schmiermittelreste hinaus auch herumgeschleuderte Verschleiß teilchen. Diese Verschleißteilchen entstehen durch das Abschleifen der aneinander gleitenden Teile der Lagereinheiten und der Welle. Bei der aus dem zuvor erläuterten Stand der Technik bekannten Konstruktion läßt es sich nicht verhindern, daß solche Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen im Gehäuse herumgeschleudert werden. Mit anderen Worten hat man bei dem bekannten bürstenlosen Elektromotor berechtig terweise die Sorge, daß diese Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen gelegentlich einen Kurzschluß im Steuerschaltkreis des Motors hervorrufen. Die betriebliche Zu verlässigkeit bekannter bürstenloser Elektromotoren ist demgemäß relativ gering.In the housing of a conventional brushless electric motor can be found on the flung lubricant residues also hurled wear particles. These wear particles result from the abrasion of each other sliding parts of the bearing units and the shaft. In the from the previously explained Construction known in the art cannot be prevented Wear and dirt particles are thrown around in the housing. With in other words, one is entitled to the known brushless electric motor concern that these wear and tear particles occasionally cause a short circuit in the engine control circuit. The operational Zu Reliability of known brushless electric motors is therefore relatively low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bürstenlosen Elektromotor anzuge ben, bei dem die aufgrund der Relativbewegung der Welle und der Lagereinheiten gegeneinander unvermeidlich auftretenden Verschleißteilchen nicht im Gehäuse her umgeschleudert werden. Das hat nämlich zur Folge, daß ein solcher bürstenloser Elektromotor der Gefahr von Kurzschlüssen im Steuerschaltkreis durch herumge schleuderte Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen nicht mehr unterliegt.The invention has for its object to suit a brushless electric motor ben where the due to the relative movement of the shaft and the bearing units against each other inevitably occurring wear particles in the housing to be hurled. The result is that such a brushless Electric motor the risk of short circuits in the control circuit by hurled wear and pollution particles are no longer subject.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem bürstenlosen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeich nenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task outlined above is with a brushless electric motor Features of the preamble of claim 1 by the features of the character nenden part of claim 1 solved. Preferred configurations and refinements Applications are the subject of the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotor werden Verschleiß- und Ver schmutzungsteilchen, die vom Verschleiß sowohl der rotierenden Welle als auch der Lagereinheiten her resultieren, von dem die Welle aufnehmenden Bereich des Sen sormagneten magnetisch angezogen. Dies ist möglich, da sich der die Welle aufneh mende Bereich des Sensormagneten in der Nähe der Lagereinheit befindet. Durch die magnetische Anziehung an den Sensormagneten werden die Verschleiß- und Ver schmutzungsteilchen daran gehindert, im Gehäuse herumgeschleudert zu werden.In the brushless electric motor according to the invention, wear and tear particles of dirt caused by wear on both the rotating shaft and the Bearing units result from the shaft receiving area of the Sen Sormagnet magnetically attracted. This is possible because it absorbs the shaft area of the sensor magnet is located near the bearing unit. Through the magnetic attraction to the sensor magnets are the wear and ver particles of dirt prevented from being flung around in the housing.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel dar stellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt In the following, the invention is based on an exemplary embodiment only illustrative drawing explained in more detail. In the drawing shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgema ßen bürstenlosen Elektromotors, Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of a erfindungsgema SEN brushless electric motor,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung die gesamte Form des Sensormagneten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a perspective view of the whole shape of the sensor magnet of a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1,
Fig. 3 ein Längsschnitt des Sensormagneten in einer anderen Ausführungsform und Fig. 3 is a longitudinal section of the sensor magnet in another embodiment and
Fig. 4 einen Längsschnitt einer nochmals anderen Ausführungsform eines Sen sormagneten gemäß der Erfindung. Fig. 4 is a longitudinal section of yet another embodiment of a Sen sormagnet according to the invention.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Detail bezugnehmend auf die beige fügten Zeichnungen erläutert. Selbstverständlich können viele Modifikationen und Änderungen gegenüber den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgenommen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ver lassen. Die nachfolgende Erläuterung ist daher lediglich beispielhaft und bezieht sich nur auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.The present invention will hereinafter be referred to in detail with reference to the beige added drawings explained. Of course, many modifications and Changes compared to the exemplary embodiments described below Invention can be made without ver ver the basic idea of the invention to let. The following explanation is therefore only exemplary and refers only on preferred embodiments of the invention.
Grundsätzlich weist ein bürstenloser Elektromotor gemäß der Erfindung die folgen den Teile auf:Basically, a brushless electric motor according to the invention has the following the parts on:
Einen Stator 2, dessen Basisabschnitt auf einem eine Leiterplatine aufnehmenden Gehäuse 1 fest angebracht ist. Einen Rotor 4, der auf einer Welle 3 des Motors fest angebracht ist. Einen Steuerschaltkreis auf einer entsprechenden Leiterplatine 5, der das Schalten der dem Stator 2 zugeführten Erregerströme steuert.A stator 2 , the base section of which is fixedly mounted on a housing 1 receiving a printed circuit board. A rotor 4 , which is fixedly mounted on a shaft 3 of the motor. A control circuit on a corresponding printed circuit board 5 , which controls the switching of the excitation currents supplied to the stator 2 .
Auf dem Stator 2 befinden sich im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach be vorzugter Lehre sechs Statorwicklungen 8 auf einem Statorkern 7. Dieser Statorkern 7 ist am Außenumfang einer Traghülse 6 fest angebracht und besteht aus magneti schem bzw. magnetisierbarem Material (laminierter Kern).On the stator 2 there are six stator windings 8 on a stator core 7 in the illustrated embodiment and according to preferred teaching. This stator core 7 is fixedly attached to the outer circumference of a support sleeve 6 and consists of magnetic or magnetizable material (laminated core).
Im Betrieb wird der Erregerstrom zu den verschiedenen Wicklungen 8 auf dem Anker des Stators 2 mittels des Steuerschaltkreises auf der Platine 5 so gesteuert, daß sich ein rotierendes Magnetfeld im Inneren des Motors ergibt. Dieses nimmt dann den spä ter noch zu erläuternden Rotor 4 mit.In operation, the excitation current to the various windings 8 on the armature of the stator 2 is controlled by means of the control circuit on the circuit board 5 so that a rotating magnetic field results in the interior of the motor. This then takes the rotor 4, which will be explained later.
Die Traghülse 6 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel hohlzylindrische Gestalt. Eines der beiden Enden der Traghülse 6 befindet sich fest angebracht im Gehäuse 1 und erstreckt sich durch die Wandung dieses Gehäuses 1. Im Inneren der Traghülse 6 befinden sich zwei Lagereinheiten 9a, 9b jeweils in der Nähe eines der Enden der Traghülse 6. Mittels dieser Lagereinheiten 9a, 9b wird die rotierende Welle 3 des Mo tors in der Traghülse 6 drehbar gelagert. In jeder Lagereinheit 9a, 9b befindet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Einbauelement aus einer Sintereisen-Legierung oder einer Sinter-Kupfer-Legierung. Jedes dieses Einbauelemente ist mit Schmiermit tel wie Nähmaschinenöl od. dgl. getränkt. Beim Zusammenbau des Motors werden die Lagereinheiten 9a, 9b im Preßsitz zwischen die Traghülse 6 und die Welle 3 ein gebaut.The support sleeve 6 has a hollow cylindrical shape in the present exemplary embodiment. One of the two ends of the support sleeve 6 is fixedly attached in the housing 1 and extends through the wall of this housing 1 . Inside the support sleeve 6 there are two bearing units 9 a, 9 b each in the vicinity of one of the ends of the support sleeve 6 . By means of these bearing units 9 a, 9 b, the rotating shaft 3 of the motor is rotatably supported in the support sleeve 6 . In the illustrated embodiment, a mounting element made of a sintered iron alloy or a sintered copper alloy is located in each bearing unit 9 a, 9 b. Each of these built-in elements is soaked with lubricant such as sewing machine oil or the like. When assembling the motor, the bearing units 9 a, 9 b are built in a press fit between the support sleeve 6 and the shaft 3 .
Die einander gegenüberliegenden Endbereiche der Welle 3 ragen aus der Traghülse 6 heraus. Auf den oberen Endbereich der Welle 3 (wie in Fig. 1 dargestellt) ist der Ro tor 4 fest aufgesetzt. Dieses Ende befindet sich gegenüber dem unteren Bereich der Traghülse 6, durch welchen die Traghülse 6 mit dem Gehäuse 1 konstruktiv verbun den ist.The opposite end regions of the shaft 3 protrude from the support sleeve 6 . On the upper end portion of the shaft 3 (as shown in Fig. 1), the ro tor 4 is firmly attached. This end is located opposite the lower region of the support sleeve 6 , through which the support sleeve 6 is constructively connected to the housing 1 .
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Rotor 4 ein etwa tassenförmig gestaltetes Rotorgehäuse 10 und eine Mehrzahl von an der Innenfläche des Rotorgehäuses 10 angebrachten Rotormagneten 11 auf. Wie sich aus Fig. 1 gut erkennen läßt, bildet der obere Bereich des Rotorgehäuses 10 in Fig. 1 einen Boden und die Unterseite des Rotorgehäuses 10 eine dem Gehäuse 1 zugewandte Öffnung. Dementsprechend ist der Boden des Rotorgehäuses 10 mit einer mittigen Öffnung versehen, die dem Gehäuse 1 gegenüberliegt. Während des Zusammenbaus wird das Rotorgehäuse 10 dadurch fest mit der Welle 3 verbunden, daß diese durch die mittige Öffnung im Boden des Rotorgehäuses 10 hindurchgeführt und dort fixiert wird. Man erkennt in Fig. 1, daß sich zwischen der Innenfläche des Bodens des Rotorgehäuses 10 und der oberen Lagereinheit 9a ein Distanzring 12 und ein Haltering 13 befinden, durch die beide die Welle 3 geführt ist. In the exemplary embodiment of the invention shown here, the rotor 4 has an approximately cup-shaped rotor housing 10 and a plurality of rotor magnets 11 attached to the inner surface of the rotor housing 10 . As can be shown in Fig. 1 clearly seen, the upper portion 1 has a bottom and the bottom of the rotor housing 10 forms the rotor housing 10 in Fig. 1 a of the housing facing opening. Accordingly, the bottom of the rotor housing 10 is provided with a central opening, which lies opposite the housing 1 . During assembly, the rotor housing 10 is firmly connected to the shaft 3 by passing it through the central opening in the bottom of the rotor housing 10 and fixing it there. It can be seen in Fig. 1 that between the inner surface of the bottom of the rotor housing 10 and the upper bearing unit 9 a there is a spacer ring 12 and a retaining ring 13 , through which both the shaft 3 is guided.
Die äußeren Umfangsflächen der Rotormagnete 11 sind an der inneren Umfangsfläche des Rotorgehäuses 10 so angebracht, daß die inneren Umfangsflächen der Rotorma gnete 11 einer äußeren Umfangsfläche des Statorkerns 7 genau gegenüberliegen. Die Anzahl der Magnetpole der Rotormagnete 11 ist gleich vier, wohingegen sechs Ma gnetpole sich auf dem Anker durch die Ankerwicklungen 8 des Stators 2 ergeben. Dadurch hat man keine Überlappung.The outer peripheral surfaces of the rotor magnets 11 are attached to the inner peripheral surface of the rotor housing 10 so that the inner peripheral surfaces of the rotor magnets 11 are opposite to an outer peripheral surface of the stator core 7 . The number of magnetic poles of the rotor magnets 11 is four, whereas six magnetic poles result on the armature by the armature windings 8 of the stator 2 . This means there is no overlap.
Am anderen Ende der Welle 3, dem Ende nämlich, das dem Gehäuse 1 zugewandt ist, ist ein Sensormagnet 14 angebracht (dieser wird später beschrieben), der einen Sen sorflansch 20 aufweist, der einem an der Unterseite der Leiterplatine 5 befestigten Hallelement 16 gegenüberliegt.At the other end of the shaft 3 , namely the end facing the housing 1 , a sensor magnet 14 is attached (this will be described later), which has a sensor flange 20 which is opposite a Hall element 16 fastened to the underside of the printed circuit board 5 .
Das die Leiterplatine 5 aufnehmende Gehäuse 1 besteht aus einem Deckelteil 15a und einem Bodenteil 15b, wobei das Deckelteil 15a auf dem Bodenteil 15b mit Hilfe von Schrauben fest angebracht ist, wie das in Fig. 1 angedeutet ist. Im Inneren des Gehäu ses 1 befindet sich der Steuerschaltkreis auf der entsprechenden Platine 5, wobei die ser Steuerschaltkreis die Schaltoperationen ausführt, mit denen der Erregerstrom zu den Wicklungen 8 des Stators 2 gesteuert wird. Wie zuvor erläutert worden ist, ist das Hallelement 16 auf der Unterseite der den Steuerschaltkreis tragenden Platine 5 so angebracht, daß es dem Sensorflansch 20 des Sensormagneten 14 gegenüberliegt. Das Hallelement 16 detektiert die Magnetpole des Sensormagneten 14 und gibt Spannungssignale entsprechend den festgestellten Magnetpolen ab.The housing 1 accommodating the printed circuit board 5 consists of a cover part 15 a and a base part 15 b, the cover part 15 a being firmly attached to the base part 15 b by means of screws, as is indicated in FIG. 1. Inside the housing 1 , the control circuit is located on the corresponding circuit board 5 , the control circuit performing the switching operations with which the excitation current to the windings 8 of the stator 2 is controlled. As previously explained, the Hall element 16 is mounted on the underside of the circuit board 5 supporting the control circuit so that it is opposite the sensor flange 20 of the sensor magnet 14 . The Hall element 16 detects the magnetic poles of the sensor magnet 14 and emits voltage signals corresponding to the magnetic poles found.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel, genauer dargestellt in Fig. 2, hat der Sensorma gnet 14 nun einen die Welle 3 aufnehmenden Bereich 17, der eine hohlzylindrische Form aufweist und in den die Welle 3 gewissermaßen eingesteckt ist. Auf dem äuße ren Umfang eines der Enden dieses Bereichs 17 des Sensormagneten 14 befindet sich ein Reservoir 18 für Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen, das vorzugsweise eine ringförmige, konkave Form hat. Der Außendurchmesser des Bereichs 17 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Traghülse 6.In the exemplary embodiment shown, shown in more detail in FIG. 2, the sensor magnet 14 now has a region 17 which receives the shaft 3 , which has a hollow cylindrical shape and into which the shaft 3 is, as it were, inserted. On the outer circumference of one of the ends of this area 17 of the sensor magnet 14 there is a reservoir 18 for wear and pollution particles, which preferably has an annular, concave shape. The outer diameter of the region 17 corresponds essentially to the inner diameter of the support sleeve 6 .
Der Sensormagnet 14 ist weiterhin mit einem hohlzylindrischen Bereich 19 größeren Durchmessers direkt unterhalb des Reservoirs 18, d. h. dessen offener Seite entge gengerichtet, ausgestattet. Dieser hohlzylindrische Bereich 19 hat einen größeren Außendurchmesser als der die Welle 3 aufnehmende Bereich 17 des Sensormagneten 14. An diesen Bereich 19 angeformt ist der Sensorflansch 20.The sensor magnet 14 is furthermore equipped with a hollow cylindrical region 19 of larger diameter directly below the reservoir 18 , ie the open side of which is opposite. This hollow cylindrical region 19 has a larger outer diameter than the region 17 of the sensor magnet 14 which receives the shaft 3 . Formed on this portion 19 is the sensor flange 20th
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Sensormagneten 14 als integrierten Plastik-Magneten, der die oben angegebenen Bereiche als integrale Bestandteile aufweist und leicht in eine Form gemäß Fig. 2 gebracht werden kann. Das ist einer der Vorteile der Erfindung.The exemplary embodiment shown shows the sensor magnet 14 as an integrated plastic magnet, which has the above-mentioned areas as integral components and can easily be brought into a shape according to FIG. 2. That is one of the advantages of the invention.
Der Sensormagnet 14 ist so magnetisiert, daß er eine Mehrzahl von Magnetpolen bil det, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie der Anzahl der Magnetpole durch die Wicklungen 8 des Stators 2 entsprechen. Im dargestellten Ausführungsbei spiel weist der Sensormagnet 14 vier Magnetpole auf. Wie Fig. 2 deutlich macht, wirkt diese Magnetisierung auch in einer Stirnfläche 17a des Bereichs 17 und in dem Sensorflansch 20.The sensor magnet 14 is magnetized so that it bil det a plurality of magnetic poles, which are arranged in the circumferential direction so that they correspond to the number of magnetic poles through the windings 8 of the stator 2 . In the illustrated embodiment, the sensor magnet 14 has four magnetic poles. As FIG. 2 makes clear, this magnetization also acts in an end face 17 a of the area 17 and in the sensor flange 20 .
In der zuvor erläuterten Konstruktion wird die Welle 3 nun in den die Welle 3 auf nehmenden Bereich 17 des Sensormagneten 14 eingesteckt und der Bereich 17 selbst wird dann wieder in die Traghülse 6 eingesteckt, so daß die Stirnfläche 17a schließlich einen weiteren Distanzring 12 zwischen der unteren Lagereinheit 9b und dieser Stirnfläche 17a berührt.In the above structure, the shaft 3 is now the shaft inserted into the 3 onto receiving portion 17 of the sensor magnet 14 and the region 17 itself is then inserted back into the support sleeve 6, so that the end face 17 a finally a further spacer ring 12 between the touches lower bearing unit 9 b and this end face 17 a.
Bei einem bürstenlosen Elektromotor der dargestellten Konstruktion kann beispiels weise ein, hier nicht dargestellter, Gebläsekopf auf das obere Ende der rotierenden Welle 3 fest aufgesetzt sein. Das ist das dem Gehäuse 1 gegenüberliegende Ende. Solche integrierten Antriebsmotoren werden beispielsweise in Kraftfahrzeug-Klima anlagen od. dgl. gern eingesetzt, da sie sehr kompakt bauen.In a brushless electric motor of the construction shown, for example, a blower head, not shown here, can be firmly attached to the upper end of the rotating shaft 3 . This is the end opposite the housing 1 . Such integrated drive motors are used for example in motor vehicle air conditioning systems or the like, since they are very compact.
Beim Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors obiger Konstruktion muß zunächst ein Einschalter eingeschaltet werden, damit elektrischer Strom dem Steuerschaltkreis auf der Platine 5 zugeleitet wird. Zunächst wird dadurch das Hallelement 16 in die Lage versetzt, die Magnetpole im Sensorflansch 20 gegenüber festzustellen. Die so festgestellte Lage der Magnetpole im Sensorflansch 20 versetzen den Steuerschalt kreis auf der Platine 5 wiederum in die Lage, elektrischen Erregerstrom mit der richti gen Phasenlage den verschiedenen Wicklungen 8 des Stators 2 zuzuleiten. Die so gesteuerte Erregung der Wicklungen 8 erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das mit den Permanentmagneten 11 am Rotor 4 wechselwirkt und den Rotor 4 in Drehung versetzt. So in Drehung versetzt wird die Position des Rotors 4 mittels des Hallele ments 16 stets festgestellt. Die so jeweils festgestellte aktuelle Position des Rotors 4 macht es wiederum möglich, daß der Steuerschaltkreis auf der Platine 5 die Erreger ströme zu den Wicklungen 8 entsprechend steuert, um den Rotor 4 weiter in Rota tion zu halten.When operating a brushless electric motor of the above construction, a switch must first be turned on so that electric current is supplied to the control circuit on the circuit board 5 . First of all, the Hall element 16 is thereby enabled to determine the magnetic poles in the sensor flange 20 opposite. The position of the magnetic poles in the sensor flange 20 thus determined puts the control circuit on the circuit board 5 in turn in a position to supply electrical excitation current with the correct phase position to the various windings 8 of the stator 2 . The thus controlled excitation of the windings 8 generates a rotating magnetic field which interacts with the permanent magnets 11 on the rotor 4 and sets the rotor 4 in rotation. So set in rotation, the position of the rotor 4 is always determined by means of the Hallele element 16 . The current position of the rotor 4 determined in each case in turn makes it possible for the control circuit on the circuit board 5 to control the excitation currents to the windings 8 in order to keep the rotor 4 in rotation.
Wie weiter oben erläutert worden ist, werden durch die rotierende Bewegung des Rotors 4 und der Welle 3 Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen (Schlamm) erzeugt als Folge des Lagerverschleißes bei den Lagereinheiten 9a, 9b, Welle 3 und Distanz ringen 12. Solche Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen der unteren Lagereinheit 9b tauchen nach und nach am unteren Ende der Traghülse 6 auf. Bei konventionel len bürstenlosen Elektromotoren erreichen diese Teilchen unter Wirkung der Zentri fugalkraft bald die Platine 5 des Steuerschaltkreises. Es gab relativ häufig Kurz schlüsse im Steuerschaltkreis.As has been explained above, the rotating movement of the rotor 4 and the shaft 3 produces wear and pollution particles (sludge) as a result of bearing wear in the bearing units 9 a, 9 b, shaft 3 and distance rings 12 . Such wear and pollution particles of the lower bearing unit 9 b gradually emerge at the lower end of the support sleeve 6 . In conventional len brushless electric motors, these particles soon reach the circuit board 5 of the control circuit under the action of centrifugal force. There were relatively short circuits in the control circuit.
Im Gegensatz zu dem zuvor erläuterten Stand der Technik ist es bei der erfindungs gemäßen Konstruktion so, daß der vormagnetisierte, die Welle 3 aufnehmende Be reich 17 des Sensormagneten 14 Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen "A" (Fig. 1), die vom Verschleiß von Metallteilen des Motors herrühren, magnetisch anzieht und damit daran hindert, herumgeschleudert zu werden. Selbst wenn die Magnetkraft des Bereichs 17 relativ schwach ist, kann der "Schlamm" mehr oder weniger von selbst in das Reservoir 18 des Bereichs 17 rutschen, wo er magnetisch festgehalten wird. Im Ergebnis ist der erfindungsgemäße Motor weitgehend problemfrei und zeigt die Schäden nicht, die konventionelle bürstenlose Elektromotoren in Folge herumge schleuderter Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen zeigen. Bei dem erfindungsge mäßen Elektromotor wird der Schlamm "A" auch zur Stirnfläche 17a des Bereichs 17 hin gezogen, so daß verhindert wird, daß Schmiermittel aus der Lagereinheit 9b über diesem Bereich herausleckt.In contrast to the previously explained prior art, it is in the construction according to the Invention that the premagnetized, the shaft 3 receiving area 17 of the sensor magnet 14 wear and pollution particles "A" ( Fig. 1), the wear of metal parts of the motor, magnetically attracts and prevents it from being flung around. Even if the magnetic force of the area 17 is relatively weak, the "sludge" can more or less automatically slip into the reservoir 18 of the area 17 , where it is held magnetically. As a result, the motor according to the invention is largely problem-free and does not show the damage that conventional brushless electric motors show as a result of wear and dirt particles flung around. In the electric motor according to the invention, the sludge "A" is also drawn towards the end face 17 a of the area 17 , so that lubricant is prevented from leaking out of the bearing unit 9 b over this area.
Im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Sensormagnet 14 als Plastikteil ausgeführt. Natürlich kann der Sensormagnet 14 auch aus allen anderen passenden magnetischen Materialien hergestellt werden, beispielsweise Alnico-Ma gnetlegierungen, Legierungen auf Basis Seltene-Erden-Kobalt-Verbindungen und ähnliche magnetische Verbindungen.In the exemplary embodiment of the invention explained above, the sensor magnet 14 is designed as a plastic part. Of course, the sensor magnet 14 can also be made from all other suitable magnetic materials, for example Alnico magnetic alloys, alloys based on rare earth cobalt compounds and similar magnetic compounds.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich das Reservoir 18 im unteren Bereich des die Welle 3 aufnehmenden Bereichs 17. Dies ist nicht zwingend, vielmehr kann man auch ohne ein solches Reservoir 18 auskommen, wie das bei spielsweise der Sensormagnet 14 in Fig. 3 zeigt.In the exemplary embodiment of the invention shown, the reservoir 18 is located in the lower region of the region 17 receiving the shaft 3 . This is not mandatory, rather one can get by without such a reservoir 18 , as shown by the sensor magnet 14 in FIG. 3, for example.
Auch die vollständige Magnetisierung des Sensormagneten 14 ist nicht unbedingt notwendig, auch wenn das im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 so re alisiert ist.The complete magnetization of the sensor magnet 14 is not absolutely necessary, even if that is re alized in the exemplary embodiment shown in FIG. 2.
In Fig. 4 jedoch weist der Sensormagnet 14 eine Mehrzahl von separaten Teilen auf. Hier gibt es zunächst den die Welle 3 aufnehmenden Bereich 17 als ein Teil, einen hohlzylindrischen Bereich 19 als weiteren Teil und einen Sensorflansch 20 als noch mals weiteren Teil. Diese separaten Teile 17, 19, 20 können beispielsweise mittels einen passenden Klebemittels miteinander verklebt sein. Sie bilden im Endeffekt einen Sensormagneten 14 gleicher Form wie in Fig. 2, dieser besteht jedoch aus ver schiedenen Teilen. Das erlaubt es, beispielsweise lediglich den Bereich 17 und den Sensorflansch 20 aus magnetischem bzw. magnetisierbarem Material herzustellen, den hohlzylindrischen Bereich 19 dazwischen jedoch aus nicht magnetischem bzw. nicht magnetisierbarem Material zu gestalten.In FIG. 4, however, the sensor magnet 14 has a plurality of separate parts. Here there is first the area 17 receiving the shaft 3 as one part, a hollow cylindrical area 19 as another part and a sensor flange 20 as yet another part. These separate parts 17 , 19 , 20 can, for example, be glued to one another by means of a suitable adhesive. In the end, they form a sensor magnet 14 of the same shape as in FIG. 2, but this consists of different parts. This allows, for example, only the area 17 and the sensor flange 20 to be made of magnetic or magnetizable material, but the hollow cylindrical area 19 in between is made of non-magnetic or non-magnetizable material.
In gleicher Weise gilt für das dargestellte Ausführungsbeispiel eines bürstenlosen Elektromotors, daß die Traghülse 6 nicht aus einem sondern aus mehreren Teilen be stehen kann. Beispielsweise kann die Traghülse 6 auch aus einem Paar hohlzylindri scher Elemente gebildet sein, die die Welle 3 lagern und so angeordnet sind, daß sie den beiden Lagereinheiten 9a, 9b entsprechend positioniert sind. Auch muß die Traghülse 6 nicht zwingend eine hohlzylindrische Form haben. Vielmehr ist jede an dere Form der Traghülse 6 denkbar, solange diese es nur erlaubt, die Lagereinheiten 9a, 9b und die rotierende Welle 3 darin aufzunehmen und zu halten.In the same way applies to the illustrated embodiment of a brushless electric motor that the support sleeve 6 can not be made up of one but from several parts. For example, the support sleeve 6 can also be formed from a pair of hohlzylindri shear elements, which support the shaft 3 and are arranged so that the two bearing units 9 a, 9 b are positioned accordingly. The support sleeve 6 does not necessarily have to have a hollow cylindrical shape. Rather, any other shape of the support sleeve 6 is conceivable as long as it only allows the bearing units 9 a, 9 b and the rotating shaft 3 to be received and held therein.
Wie die zuvor gegebenen Ausführungen deutlich machen, wird bei dem erfindungs gemäßen bürstenlosen Elektromotor der "Schlamm", also die durch Verschleiß hervor gerufenen Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen magnetisch festgehalten, so daß diese nicht im Gehäuse herumgeschleudert werden können. Folglich ist ein Kurz schluß im Steuerschaltkreis auf der Platine 5 des bürstenlosen Elektromotors auf grund herumgeschleuderter metallischer Verschleiß- und Verschmutzungsteilchen ausgeschlossen. Ein erfindungsgemäßer bürstenloser Elektromotor zeigt also eine hervorragende Zuverlässigkeit.As the explanations given above make clear, in the brushless electric motor according to the invention, the “sludge”, ie the wear and pollution particles caused by wear, are magnetically held so that they cannot be flung around in the housing. Consequently, a short circuit in the control circuit on the circuit board 5 of the brushless electric motor is ruled out due to metallic wear and pollution particles flung around. A brushless electric motor according to the invention therefore shows excellent reliability.
Da der Sensormagnet 14 des dargestellten Ausführungsbeispiels praktisch das untere Ende der unteren Lagereinheit 9a konstruktiv erreicht (Fig. 1), wirkt die Magnetkraft des Sensormagneten 14 unmittelbar auf die Verschleißteilchen. Auf diese Weise kann der hier von der Stirnfläche 17a des Bereichs 17 magnetisch angezogene "Schlamm" gleichzeitig als Abdichtungsmittel wirken, das verhindert, daß Schmiermittel der La gereinheit 9b aus dem unteren Bereich der Lagereinheit 9b heraussickert oder her ausleckt.Since the sensor magnet 14 of the illustrated embodiment practically reaches the lower end of the lower bearing unit 9 a in terms of construction ( FIG. 1), the magnetic force of the sensor magnet 14 acts directly on the wear particles. In this way, the effect here from the end face 17 a of the region 17 magnetically attracted "mud" at the same time as a sealant which prevents that lubricant of La gereinheit 9 b b seeping 9 from the lower portion of the bearing unit or leaking forth.
Da der Sensormagnet 14, der ohnehin vorhanden ist, im dargestellten Ausführungs beispiel gemäß der Erfindung zusätzlich die Funktion eines "Schlammsammlers" hat, kann die Lehre der Erfindung mit den entsprechenden Vorteilen realisiert werden, ohne die Anzahl von Motorkomponenten im Vergleich mit einem konventionellen bürstenlosen Elektromotor zu erhöhen.Since the sensor magnet 14 , which is present anyway, also has the function of a "sludge collector" in the illustrated embodiment according to the invention, the teaching of the invention can be realized with the corresponding advantages without the number of motor components in comparison with a conventional brushless electric motor to increase.
Claims (4)
mit einem am unteren Ende des Rotors (4) angebrachten Sensormagneten (14), dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensormagnet (14) mit einem eine Welle (3) aufnehmenden Bereich (17) aus gebildet ist, in dem die Welle (3), auf der der Rotor (4) sitzt, so eingesetzt ist, daß ein Endbereich des Bereichs (17) sich in der Nähe einer Lagereinheit (9b) befindet, die sich am Ende einer Traghülse (6) od. dgl. befindet, die die Welle (3) mittels der La gereinheit (9b) drehbar trägt.1. Brushless electric motor, in which a change of the magnetic poles of a Sensorma gneten ( 14 ), which is in rotating motion, is determined to control the excitation current to excitation windings ( 8 ) of a stator ( 2 ) so that a rotating magnetic Field is generated by these excitation windings ( 8 ), which rotates a rotor ( 4 ),
with a sensor magnet ( 14 ) attached to the lower end of the rotor ( 4 ), characterized in that
that the sensor magnet ( 14 ) is formed with an area ( 17 ) receiving a shaft ( 3 ), in which the shaft ( 3 ) on which the rotor ( 4 ) is seated is inserted such that an end area of the area ( 17 ) is in the vicinity of a bearing unit ( 9 b), which is located at the end of a support sleeve ( 6 ) or the like, which rotatably supports the shaft ( 3 ) by means of the bearing unit ( 9 b).
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