DE19916528A1 - Für den Einsatz in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung vorgesehener, elektronisch gesteuerter Elektromotor - Google Patents

Abstract

Ein elektronisch gesteuerter Elektromotor hat in einem Stator (2) angeordnete, Permanentmagneten (4) eines Rotors (3) gegenüberstehende Spulen (5) als Positionssensoren (6). Die Spulen (5) sind einteilig mit Anschlußleitungen (7) gefertigt. Hierdurch kann der Elektromotor in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung eingesetzt werden. Weiterhin gestaltet sich der Elektromotor besonders kostengünstig.

Description

Die Erfindung betrifft einen für einen Einsatz in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung vorgesehenen, elek­ tronisch gesteuerten Elektromotor mit zumindest einem Permanentmagnete tragenden Rotor und mit einem Spulen aufweisenden Stator, bei dem im Stator Positionssensoren zur Ermittlung eines Kommutierungszeitpunktes angeordnet sind.

Solche Elektromotoren werden häufig als elektronisch kom­ mutierte Gleichstrommotoren bezeichnet und beispielsweise in Kraftstoffbehältern zum Antrieb einer Kraftstoffpumpe eingesetzt. Sind die Spulen im Stator angeordnet, benö­ tigt der Elektromotor keine Kohlebürsten zur Übertragung von elektrischer Energie. Der Elektromotor zeichnet sich damit als preisgünstiger Antrieb mit einer langen Lebens­ dauer im unteren und mittleren Leistungsbereich aus. Als Positionssensoren werden in der Regel Hallsensoren einge­ setzt. Die Hallsensoren weisen Halbleiterplättchen mit Anschlußkontakten auf. Die Halbleiterplättchen und die Anschlußkontakte sind meist mit Kunststoff ummantelt. Nachteilig bei den bekannten Positionssensoren ist, daß die Halbleiterplättchen durch ihre Ummantelung sehr auf­ wendig aufgebaut sind. Weiterhin sind die Halbleiter­ plättchen, Lötstellen der Anschlußkontakte auf Dauer nicht lösungsmittelbeständig. Auch Kunststoffummantelun­ gen bieten keinen ausreichenden Schutz gegen die Diffusi­ on von Lösungsmitteln, so daß trotz Ummantelung die Halb­ leiterplättchen von den Lösungsmitteln angegriffen wer­ den. Durch diese Schädigungen der Halbleiterplättchen kann die Position des Rotors mit dem Positionssensor nicht mehr zuverlässig erfaßt werden kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Elektro­ motor der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er möglichst kostengünstig herstellbar ist und eine sehr ho­ he Beständigkeit gegen Lösungsmittel hat.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Positionssensoren einen bei einem beweglichen Magnet­ feld ein Signal erzeugenden, elektrischen Leiter aufwei­ sen und daß der elektrische Leiter einteilig mit An­ schlußleitungen gefertigt ist.

Durch diese Gestaltung benötigt der Positionssensor des erfindungsgemäßen Elektromotors keine Ummantelung, da ein elektrischer Leiter, wie beispielsweise ein Kupferdraht, von Lösungsmitteln nicht angegriffen wird. Hierdurch las­ sen sich in dem erfindungsgemäßen Elektromotor besonders kostengünstige Positionssensoren einsetzen. Durch die einteilige Fertigung des elektrischen Leiters mit den An­ schlußleitungen läßt sich der Positionssensor zudem sehr einfach montieren und benötigt keine nicht lösungsmittel­ beständigen Lötstellen. Der erfindungsgemäße Elektromotor läßt sich damit besonders kostengünstig herstellen und weist eine sehr hohe Resistenz gegen die Lösungsmittel auf. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht dar­ in, daß der Positionssensor sehr nahe an dem Magneten des Rotors angeordnet werden kann, so daß sich die Position des Rotors besonders exakt bestimmen läßt.

Die Anschlußleitungen des Positionssensors könnten bei­ spielsweise zur Vermeidung von nicht lösungsmittelbestän­ digen Lötstellen mit weiterführenden Leitungen ver­ schraubt sein. Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Elektromotors trägt es jedoch bei, wenn die Anschlußleitungen des Positionssensors bis zu einem lösungsmittelfreien Raum geführt sind. Bei dem zum An­ trieb der im Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges an­ geordneten Kraftstoffpumpe vorgesehenen Elektromotor kön­ nen die Anschlußleitungen damit bis außerhalb des Kraft­ stoffbehälters geführt sein.

Die Position des Rotors läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders genau bestimmen, wenn der elektrische Leiter als Spule ausge­ bildet ist. Die Spule kann hierfür zwischen den Wick­ lungssträngen des Stators angeordnet werden.

Bei besonders niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Rotors läßt sich die Position des Rotors gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach bestim­ men, wenn der elektrische Leiter als quer zu der Bewegung der Magnetpole des Rotors angeordneter Impulsdraht ausge­ bildet ist.

Häufig ist es aus Platzgründen nicht möglich, den Positi­ onssensor innerhalb der Spulen des Stators anzuordnen. Der Positionssensor läßt sich gemäß einer anderen vor­ teilhaften Weiterbildung der Erfindung an einer von den Permanentmagneten des Rotors entfernten Stellung anord­ nen, wenn der Rotor von seinen. Permanentmagneten entfernt angeordnete, dem Positionssensor gegenüberstehende Posi­ tionsmagnete aufweist. Hierdurch läßt sich zudem eine Verfälschung der Signale des Positionssensors durch in den Spulen des Stators fließenden elektrischen Strömen vermeiden. Weiterhin kann man in dem erfindungsgemäßen Elektromotor mehr Positionsmagnete anordnen, als der Ro­ tor Permanentmagnete hat. Hierdurch läßt sich die Positi­ on des Rotors besonders genau bestimmen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist statt der Positions­ magnete eine Scheibe angeordnet, die in mehrere Bereiche unterteilt ist, wobei die Bereiche unterschiedlich magne­ tisiert sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind vier da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Elektromotors in schema­ tischen Darstellungen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Elektromotor mit ei­ nem ein Gehäuse 1 und einem zylinderförmigen, auf einer drehbar gelagerten Welle 2 angeordneten Rotor 3. Der Ro­ tor 3 hat mehrere Permanentmagneten 4 des Rotors 3 gegen­ überstehende Spulen 5. Die Spulen 5 sind in dem Gehäuse 1 befestigt. Zwischen den Spulen 5 sind Positionssensoren 6 zur Erfassung der Position des Rotors 3 angeordnet. An­ hand der Signale der Positionssensoren 6 wird den Spulen 5 zugeführter elektrischer Strom geregelt. Der Elektromo­ tor wird häufig als elektronisch kommutierter Gleich­ strommotor bezeichnet. Die Positionssensoren 6 haben je­ weils einteilig mit bis außerhalb des Gehäuses 1 geführ­ ten Anschlußleitungen 7 gefertigte elektrische Leiter 8. An der Außenseite des Gehäuses 1 sind die Anschlußleitun­ gen 7 mit Anschlußkontakten 9 verbunden. An diesen An­ schlußkontakten 9 läßt sich eine nicht dargestellte Steu­ erelektronik des Elektromotors anschließen. Die elektri­ schen Leiter 8 sind zu einer Spule gewickelt. Die Perma­ nentmagnete 4 erzeugen bei einer Drehung des Rotors 3 In­ duktionsströme innerhalb der zu der Spule gewickelten elektrischen Leiter 8. Die elektrischen Leiter 9 sind beispielsweise aus Kupferdraht gefertigt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromotors, bei dem die Positionssensoren 6 als Impulsdrähte ausgebildete elektrische Leiter 10 haben. Die elektrischen Leiter 10 sind parallel zu der Mantel­ fläche des Rotors 3 angeordnet und einteilig mit An­ schlußleitungen 11 gefertigt. Wie bei dem Elektromotor aus Fig. 1 sind die Positionssensoren 6 zwischen den Spulen 5 angeordnet.

Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromotors, bei dem von den Permanentmagneten 4 des Rotors 3 entfernt eine Positionsmagnete 12 aufweisen­ de Scheibe 13 auf der Welle 2 befestigt ist. Die Positi­ onssensoren 6 stehen der Scheibe 13 mit den Positionsma­ gneten 12 gegenüber und befinden sich damit in einer von den Spulen 5 entfernten Position. Die Positionssensoren 6 haben zu einer Spule gewickelte elektrische Leiter 14.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromotors, bei dem die Positionssensoren 6 der Scheibe 13 mit den Positionsmagneten 12 gegenüberstehen­ de, als Impulsdrähte ausgebildete elektrische Leiter 15 aufweisen.

Claims (6)

1. Für einen Einsatz in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung vorgesehener, elektronisch gesteuerter Elektro­ motor mit zumindest einem Permanentmagnete tragenden Ro­ tor und mit einem Spulen aufweisenden Stator, bei dem im Stator Positionssensoren zur Ermittlung eines Kommutie­ rungszeitpunktes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssensoren (6) einen bei einem beweglichen Magnetfeld ein Signal erzeugenden elektrischen Leiter (8, 10, 14, 15) aufweisen und daß der elektrische Leiter (8, 10, 14, 15) einteilig mit Anschlußleitungen (7, 11) ge­ fertigt ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (7, 11) des Positionssensors (6) bis zu einem lösungsmittelfreien Raum geführt sind.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrische Leiter (8, 14) als Spule ausgebildet ist.

4. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (10, 15) als quer zu der Bewegung der Magnetpole des Rotors (4) angeordneter Impulsdraht ausgebildet ist.

5. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) von seinen Permanentmagneten (4) entfernt angeordnete, dem Positionssensor (6) gegenüberstehende Positionsmagnete (12) aufweist.

6. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) eine von seinen Permanentmagneten (4) entfernt angeordnete Scheibe (13) besitzt, die im Wirkverbindung zu dem Posi­ tionssensor (6) steht und die unterschiedlich magneti­ sierte Bereiche aufweist.