DE19727165A1 - Elektrischer Antriebsmotor - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten, elektronisch kommutierten, elektrischen Antriebsmotor dieser Art (DE 41 22 529 A1) ist an dem äußeren Ringrand des Trägers axial eine Ringwand einstückig angesetzt, die den topfförmigen Rotor mit radialem Spaltabstand umschließt und auf ihrer vom Rotor abgekehrten Außenseite axiale Kühlrippen trägt. In der Leistungselektronik vorhandene Schalttransistoren für die elektronische Kommutierung sind an der Leiterplatte so angeordnet, daß ihre Kühlflächen auf der Radialfläche des Trägers plan aufliegen und mittels Blattfedern daran angepreßt werden. Die im wesentlichen von den Leistungstransistoren erzeugte Verlustwärme gelangt über den flanschartigen Träger in die Ringwand und wird hier relativ gut an die Umgebungsluft abgeführt, da der innerhalb der Ringwand umlaufende Rotor auch für einen raschen Austausch der dort befindlichen Luft sorgt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Antriebsmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die konzentrischen Kühlrippen nicht nur die als Kühlfläche wirkende Oberfläche des Grundkörpers vergrößert wird, sondern insbesondere infolge der von dem Rotor in Außenläuferbauweise verursachten Luftströmung an den Kühlrippen letztere in idealer Weise umströmt werden, so daß insgesamt die Abfuhr der Verlustwärme von der Elektronik beschleunigt und verbessert wird. Die Wärmeabfuhrleistung kann noch sukzessive dadurch gesteigert werden, wenn gemäß bevorzugter Außenführungsformen der Erfindung in dem Träger große Durchbrüche eingebracht sind, die auch die konzentrischen Kühlrippen unterbrechen können, und die Leiterplatte von einer an dem Träger befestigten Abdeckkappe überdeckt ist, in deren Kappenboden Öffnungen vorgesehen sind, die sich in bis hin zum Träger sich erstreckenden, hohlzylindrischen Zapfen fortsetzen und mit den Durchbrüchen im Träger fluchten. Zusätzlich weist der Rotor in seinem der Radialfläche des Trägers mit Axialabstand gegenüberliegenden Topfgrund Luftdurchtrittsöffnungen auf. Dadurch wird im Motorinnern ein guter Luftaustausch gewährleistet, der die Luftabfuhr aus dem Motorinnern verbessert und dadurch die Kühlleistung vergrößert.

Wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Hohlraum zwischen Abdeckkappe und der ihr zugekehrten Radialfläche des Trägers mit einer gut wärmeleitenden Vergußmasse ausgegossen, so werden weitere Energiepfade geschaffen, die Verlustwärme von der Elektronik über die Vergußmasse einerseits zur Kappe und andererseits zum Grundkörper leiten und dort an die Außenluft abgeben.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr kann über einen weiteren Energiepfad erreicht werden der - wie bei dem eingangs beschriebenen, bekannten Antriebsmotor - von der Elektronik über den Träger zu einem an diesem randseitig, axial einstückig angesetzten Umgreifungszylinder führt, der außen noch zusätzlich axiale Kühlrippen trägt. Der innerhalb des Umgreifungszylinders drehende Rotor sorgt zusätzlich noch für einen intensiven Luftaustausch an der Innenwand des Umgreifungszylinders.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Antriebsmotors möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines elektrischen Antriebsmotors,

Fig. 2 eine Ansicht eines Grundkörpers des Stators des Antriebsmotors mit montierter Leiterplatte in Richtung Pfeil II in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel für einen elektrischen Antriebsmotor dargestellte Motor mit elektronischer Kommutierung besitzt in bekannter Weise einen Rotor 11, der hier in Außenläuferbauart ausgeführt ist, und einen Stator 12, der einen aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium oder Magnesium, bestehenden Grundkörper 13 aufweist. Im Grundkörper 13 sind einstückig eine Lagernabe 31, ein davon radial wegstrebender, flanschartiger Träger 132 und ein am äußeren Kreisrand des Trägers 132 axial angesetzter Umgreifungszylinder 133 ausgebildet. Der Grundkörper 13 trägt außen auf seiner Lagernabe 131 ein Blechpaket 14, in dem eine Stator- oder Ankerwicklung 15 aufgenommen ist. Die Stromzuleitung zur Statorwicklung 15 erfolgt über Anschlußfahnen 16.

Der topfförmig ausgebildete Rotor 11 sitzt drehfest auf einer Rotorwelle 17, die mittels zweier Lager in der Lagernabe 131 drehbar aufgenommen ist und übergreift mit seinem zylindrischen Topfteil die Statorwicklung 15. An der Innenwand des zylindrischen Topfteils sind in bekannter Weise die Erregerpole in Form von Permanentmagnetsegmenten 18 angeordnet.

Die für die elektronische Kommutierung erforderliche Leistungselektronik ist auf einer Leiterplatte 18 untergebracht, die auf der vom Rotor 11 abgekehrten Seite des Trägers 132 des Grundkörpers 13 angeordnet ist. Die Elektronik enthält mehrere als Leistungstransistoren ausgebildete Schalttransistoren 20, die auf der Leiterplatte 19 so angeordnet sind, daß sie mit ihren Kühlflächen 21 auf der der Leiterplatte 19 zugehrten Radialfläche des Trägers 132 plan aufliegen. Mittels als Blattfedern ausgebildeten Federbügeln 36, die im Träger 132 des Grundkörpers 13 befestigt sind und auf der von den Transistoren 20 abgekehrten Rückseite der Leiterplatte 19 kraftschlüssig anliegen, wird die Leiterplatte 19 so an dem Träger 132 festgespannt, daß die Kühlflächen 21 der Schalttransistoren 20 auf den Träger 132 aufgepreßt werden. Die Anschlußfahnen 16 für die Statorwicklung 15 sind ebenfalls auf der Leiterplatte 19 festgelegt. Für die Stromzuführung sorgt ein Anschlußstecker 22 der mit seinem Steckergehäuse 221 am Grundkörper 13 festgelegt ist und mit seinen Steckerkontakten 222 an die Leiterplätte 19 geführt ist.

Die Leiterplatte 19 mit Elektronik ist von einer Abdeckkappe 23 überdeckt, die an dem Träger 132 befestigt ist. Das Steckergehäuse 221 ragt dabei durch eine radiale Bohrung 25 im Übergreifungszylinder 133 hinein und ist mit einer Nut 24 auf den Rand des zylindrischen Teils der Abdeckkappe 23 aufgesetzt. Der Hohlraum zwischen der Abdeckkappe 23 und dem Träger 132 ist mit einer gut wärmeleitenden Vergußmasse 26 ausgegossen, wobei die Leiterplatte 19 und die Schalttransistoren 20, mit Ausnahme der an dem Träger 132 angepreßten Kühlflächen 21, von der Vergußmasse 26 allseits umschlossen sind. Zur schnellen und wirkungsvollen Abfuhr der von den Schalttransistoren 20 erzeugten Verlustwärme sind mehrere Wärmeleitpfade vorgesehen. Hierzu sind einerseits auf der dem Rotor 11 zugekehrten Radialfläche des Trägers 132 eine Vielzahl von konzentrischen Kühlrippen 27 ausgebildet, die in ihrem Ringverlauf von großflächigen Durchbrüchen 28 (Fig. 2), die in den Träger 132 eingebracht sind, unterbrochen werden. Diese ringförmigen Kühlrippen 27 werden, von der von dem im Umgreifungszylinder 133 mit Spaltabstand umlaufenden Rotor 11 verursachten Luftströmung in idealer Weise umströmt, so daß ein großer Teil der Verlustwärme der Schalttransistoren 20 über den Träger 132 und die Kühlrippen 27 abgeführt wird. Ein weiterer Energiepfad läuft über den Träger 132 in den Umgreifungszylinder 133, der auf seiner von dem Rotor 11 abgekehrten Außenseite Axialrippen 29 trägt, welche die Wärme vom Umgreifungszylinder 133 gut an die Umgebung abgeben. Außerdem besteht noch ein dritter Wärmeleitpfad von den Schalttransistoren 20 über die Vergußmasse 26 zu der Abdeckkappe 23, die ihrerseits die Verlustwärme an die Umgebung abstrahlt.

Zur Verbesserung des Luftaustausches im Motorinnern und damit zur schnelleren Abfuhr der an den Kühlrippen 27 sich erwärmenden Luft nach draußen sind einerseits im Topfboden des topfförmigen Rotors 11 Luftdurchtrittsöffnungen 30 vorgesehen und andererseits in den Kappenboden der Abdeckkappe 23 Öffnungen 31 eingebracht, die sich in mit der Abdeckkappe 23 einstückigen Hohlzapfen 32 fortsetzen, die ihrerseits sich bis hin zu den Durchbrüchen 28 im Träger 132 erstrecken und mit den Durchbrüchen 28 fluchten. Durch die Öffnungen 31 und die Durchbrüche 28 im Träger 132 sowie durch die Luftdurchtrittsöffnungen 30 im Rotor 11 hindurch ist ein sehr guter Luftaustausch im Motorinnern gewährleistet, so daß insgesamt der aus Magnesium oder Aluminium hergestellte gut wärmeleitender Grundkörper 13 die von den Leistungstransistoren 20 insgesamt übernommene Verlustwärme sehr schnell an die ständig ausgetauschte Luft abführen kann.

Zentral in der Abdeckkappe 23 ist noch eine zusätzliche Öffnung 33 vorgesehen, die sich ebenfalls in einen Hohlzapfen 34 fortsetzt, der bis hin zur Lagernabe 131 bzw. dem einen als Kalottenlager 35 ausgebildeten Lager der Rotorwelle 17 reicht. Die Zapfenachse fluchtet dabei mit der Achse der Rotorwelle 17. Durch diese weitere Öffnung 33 für das Ende der Rotorwelle 17 ist eine Erweiterung des Antriebsmotors auf einen zweiten Abtrieb möglich.

Claims (9)

1. Elektrischer Antriebsmotor mit einem Rotor (11) in Außenläuferbauart, mit einem Stator (12), der einen aus wärmeleitendem Material bestehenden Grundkörper (13) mit einer Lagernabe (131) für den Rotor (11) und einem von dieser radial wegstrebenden Träger (132) zur Aufnahme einer mit einer Elektronik bestückten Leiterplatte (19) aufweist, die auf der vom Rotor (11) abgekehrten Seite des Trägers (132) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Rotor (11) zugekehrten Radialfläche des Trägers (132) eine Vielzahl von konzentrischen Kühlrippen (27) ausgebildet sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Träger (132) Durchbrüche (28) eingebracht sind, die vorzugsweise über die konzentrischen Kühlrippen (27) hinweg reichen und diese in einzelne Kreisbogenabschnitte unterteilen.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (19) von einer an dem Träger (132) befestigten Abdeckkappe (23) überdeckt ist und daß der zwischen Abdeckkappe (23) und Träger (132) verbleibende Hohlraum mit einer gut wärmeleitenden Vergußmasse (26) ausgegossen ist.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kappenboden der Abdeckkappe (23) Öffnungen (31) vorgesehen sind, die sich in bis hin zum Träger (132) sich erstreckenden Hohlzapfen (32) fortsetzen und mit den Durchbrüchen (28) in dem Träger (132) fluchten.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) topfförmig ausgebildet ist und in seinem der Radialfläche des Trägers (132) mit Axialabstand gegenüberliegenden Topfgrund Luftdurchtrittsöffnungen (30) aufweist.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (13) einen an dem Träger (132) randseitig einstückig axial angesetzten Umgreifungszylinder (133) trägt, der den Rotor (11) mit radialem Spaltabstand axial übergreift, und daß auf der vom Rotor (11) abgekehrten Außenseite des Umgreifungszylinders (133) von diesem abstehende Axialrippen (29) angeordnet sind.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik Schalttransistoren (20) mit Kühlflächen (21) aufweist, die auf der Leiterplatte (19) so gehalten sind, daß die Kühlfläche (21) auf der der Leiterplatte (19) zugekehrten Radialfläche des Trägers (132) plan aufliegt.

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächen (21) mittels Federbügel (36) an die Radialfläche angepreßt sind und daß die Federbügel (36) im Träger (132) befestigt sind und sich auf die von den Schalttransistoren (20) abgekehrten Seite der Leiterplatte (19) aufpressen.

9. Motor nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Lagernabe (131), Träger (132) und Umgreifungszylinder (133) einstückig ausgebildete Grundkörper (13) aus Aluminium oder Magnesium gefertigt ist.