DE202005020857U1

DE202005020857U1 - Bürstenloser Elektromotor

Info

Publication number: DE202005020857U1
Application number: DE202005020857U
Authority: DE
Original assignee: Maxon Motor AG
Current assignee: Maxon Motor AG
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2015-03-05

Abstract

Bürstenloser Elektromotor (1) mit eisenloser Wicklung und einem Gehäuse (2) sowie einem in das Gehäuse (2) integrierten flächigen Steuer- und Logikmodul (20), dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Steuer- und Logikmodul (20) benachbart zum Rotor-Stator-Modul (10) so angebracht ist, dass seine Grundfläche parallel zur Rotorwelle (7) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor mit eisenloser Wicklung und einem Gehäuse sowie einem in das Gehäuse integrierten flächigen Steuer- und Logikmodul.
Bürstenlose Elektromotoren werden in sehr vielen Bereichen eingesetzt. So ist beispielsweise aus DE 198 15 964 ein bürstenloser Elektromotor bekannt, der als Antrieb des Schlittens einer Werkzeugmaschine genutzt wird. Der Elektromotor umfasst eine eisenlose Wicklung und eine integrierte elektronische Steuervorrichtung für die Positions- und Drehzahlregelung. Diese Positions- und Drehzahlregelung befindet sich auf einer Platine, die senkrecht zur Rotorwelle in einem an dem Motorgehäuse befestigten Flansch sitzt.
Bedingt durch diesen Aufbau wird der Motor ziemlich lang und benötigt daher viel Platz.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen bürstenlosen Elektromotor bereitzustellen, mit dem eine verbesserte Platzauslegung erreicht wird.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das flächige Steuer- und Logikmodul benachbart zum Stator so angebracht ist, dass seine Grundfläche parallel zur Rotorwelle verläuft. Durch den Einbau des Steuer- und Logikmoduls in das Gehäuse des Motors wird der gesamte Aufbau sehr kompakt und der Motor benötigt nur wenig Platz.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem gezogenen Profil hergestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Motorgehäuse günstig zu fertigen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Elektromotor über eine Zwischenplatte an dem Gehäuse montierbar ist. Zur Befestigung der Zwischenplatte an dem Gehäuse könnten Befestigungsmittel eingesetzt werden. So ist es z.B. vorstellbar Schrauben zu diesem Zweck zu verwenden. Der Anbau des Gehäuses des Steuer- und Logikmoduls an fertige Motoren ist somit ohne spezielle Modifikationen möglich. Bereits vorhandene Motoren können einfach aufgerüstet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das flächige Steuer- und Logikmodul eine Leiterplatte mit darauf angebrachter Ansteuerelektronik und Logikbauelementen umfasst. In einem Abstand parallel zu der Leiterplatte ist eine Aluminiumplatte angebracht.
Diese Leiterplatte ist in das Gehäuse einschiebbar. Vorteilhafterweise wird die Aluminiumplatte in eine Führungsschiene im Gehäuse eingeschoben. Es ist somit leicht möglich, bestehende Motoren mit dem Steuer- und Logikmodul auszustatten.
Aufgrund der Wärmeproduktion der Elektronikbauteile ist es vorgesehen, dass das Gehäuse oberhalb der Leiterplatte Vorrichtungen zur besseren Wärmeabfuhr aufweist. Zu diesem Zweck können beispielsweise Kühlrippen an dem Gehäuse angebracht werden.
Vorteilhafterweise sind die Leistungshalbleiter des Steuer- und Logikmoduls wärmeleitend mit dem Gehäuse verbunden. Als wärmeleitende Verbindung ist beispielsweise die Aluminiumplatte einsetzbar. Es ist aber auch möglich eine Wärmeleitfolie oder eine Wärmeleitpaste zu verwenden.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass im Gehäuse ein Sensorsystem zur Erfassung der Rotorlage angebracht ist. Als Sensorsystem kann beispielsweise ein Encoder eingesetzt werden. Das Funktionsprinzip des Encoders kann auf optischer, magnetischer oder kapazitiver Technologie basieren. Bei dem Encoder kann es sich um ein käufliches Anbausystem oder um ein modulartiges System, dessen Sensorik zusammen mit anderen Komponenten auf einer weiteren Leiterplatte angeordnet ist, handeln.
Gemäß einer weiteren Variante sind im Gehäuse Einrichtungen für eine Versorgung und Kommunikation des Elektromotors mit einer übergeordneten Steuereinheit vorgesehen. So ist es beispielsweise möglich, den Elektromotor über einen externen PC zu steuern.
Die Einrichtung für eine Versorgung und Kommunikation des Elektromotors mit einer übergeordneten Steuereinheit kann beispielsweise in Form einer weiteren Platine mit elektrisch lösbaren Verbindungen, wie z.B. Steckern, realisiert werden. Es ist auch denkbar, dass die elektrisch lösbaren Verbindungen auf der Leiterplatte des Steuer- und Logikmoduls angebracht werden. In diesem Fall weist das Gehäuse vorteilhafterweise eine Aussparung über der Leiterplatte für den Anschluss an die übergeordnete Steuereinheit auf.
Weiterhin ist es möglich, direkte Anschlussleitungen für eine Kommunikation und Versorgung mit einer übergeordneten Steuereinheit anzubringen.
Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt bevorzugt über eine Funktion mit periodisch wechselndem Vorzeichen.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 perspektivische Ansicht des Elektromotors
2 Explosionsdarstellung des Elektromotors mit Schnitt durch das Gehäuse.
1 zeigt einen bürstenlosen Elektromotor 1 mit einem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 ist durch eine hintere Abdeckung 3 und eine vordere Abdeckung 4 abgeschlossen. An der Oberseite des Gehäuses 2 sind Kühlrippen 5 angebracht. Die hintere Abdeckung 3 weist eine Durchführung 6 für die Rotorwelle 7 auf. In der vorderen Abdeckung 4 sind Öffnungen 8 für die Stecker 9 angebracht.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung des bürstenlosen Elektromotors mit einem Schnitt durch das Gehäuse 2. Der Motor 10 wird über eine Führung 11 im Gehäuse 2 positioniert. Eine Zwischenplatte 12 wird an dem Motor 10 und an dem Gehäuse 12 befestigt und verbindet so den Motor 10 mit dem Gehäuse 2. Die Befestigung der Zwischenplatte 12 an dem Motor 10 kann beispielsweise über Schrauben 13 und Gewindelöcher 14 erfolgen. Zur Befestigung der Zwischenplatte 12 an dem Gehäuse 2 sind Gewindelöcher 15 und Schrauben 16 vorgesehen. Die Zwischenplatte 12 weist eine Bohrung 17 auf, durch die sich die Rotorwelle 7 erstreckt. Auf der Rotorwelle 7 ist im Anschluss an die Zwischenplatte 12 ein Sensorsystem zur Erfassung der Rotorlage angebracht. Als Sensorsystem kann beispielsweise ein optischer oder magnetischer Encoder 18 gesetzt werden.
In dem Gehäuse 2 befindet sich oberhalb des Motors 10 und benachbart zu den Kühlrippen 5 eine Führungsschiene 19. Die Führungsschiene 19 dient zur Aufnahme eines Steuer- und Logikmoduls 20 in dem Gehäuse 2. Das Steuer- und Logikmodul 20 umfasst eine Leiterplat te 22 auf der die Leistungshalbleiter befestigt sind. Auf der Leiterplatte ist in einem Abstand parallel dazu eine Aluminiumplatte 21 angebracht, die in die Führungsschiene 19 eingeschoben wird. Zur Kühlung der Leistungshalbleiter ist das Steuer- und Logikmodul 20 über die Aluminiumplatte 21 wärmeleitend mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Kühlrippen 5 dienen zur verbesserten Wärmeabfuhr. Es wäre auch möglich, die wärmeleitende Verbindung über eine Wärmeleitpaste oder eine Wärmeleitfolie herzustellen.
Der Encoder 18 ist über eine Verbindungseinrichtung 23, wie z.B. Pfostenstecker, mit dem Steuer- und Logikmodul 20 verbunden. Parallel zum Encoder 18 ist in dem Gehäuse 2 eine Platine 24 mit Steckern 9 zur Versorgung und Kommunikation mit einer übergeordneten Steuereinheit angebracht. Es wäre auch denkbar, die Stecker 7 in dem Steuer- und Logikmodul 20 anzubringen. In dem Fall wäre anstelle der Kühlrippen 5 eine Öffnung im Gehäuse 2 notwendig. Es wäre auch möglich, die Versorgung und Kommunikation mit einer übergeordneten Steuereinheit mit direkt geführten Anschlussleitungen auszuführen.
Das Gehäuse 2 ist senkrecht zur Rotorwelle 6 mit einer hinteren Abdeckplatte 3 und einer vorderen Abdeckplatte 4 verschlossen. Die hintere Abdeckung 3 weist eine Durchführung 6 für die Rotorwelle 7 auf.

Claims

Bürstenloser Elektromotor (1) mit eisenloser Wicklung und einem Gehäuse (2) sowie einem in das Gehäuse (2) integrierten flächigen Steuer- und Logikmodul (20), dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Steuer- und Logikmodul (20) benachbart zum Rotor-Stator-Modul (10) so angebracht ist, dass seine Grundfläche parallel zur Rotorwelle (7) verläuft.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem gezogenen Profil hergestellt ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) über eine Zwischenplatte (12) an dem Gehäuse (2) befestigt ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (12) an dem Gehäuse (2) befestigt ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Steuer- und Logikmodul (20) eine Leiterplatte (22) mit darauf angebrachter Ansteuerelektronik und Logikbauelementen umfasst.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand parallel zur Leiterplatte (22) eine Aluminiumplatte (21) auf der Leiterplatte (22) angebracht ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (22) in das Gehäuse (2) eingeschoben ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumplatte (21) in eine Führungsschiene (19) im Gehäuse (2) eingeschoben ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) oberhalb der Leiterplatte (22) Vorrichtungen zur besseren Wärmeabfuhr aufweist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur besseren Wärmeabfuhr Kühlrippen (5) an dem Gehäuse (2) angebracht sind.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleiter des Steuer- und Logikmoduls (20) wärmeleitend mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Verbindung über die Aluminiumplatte (21) hergestellt ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmeleitende Verbindung eine Wärmeleitpaste eingesetzt wird.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmeleitende Verbindung eine Wärmeleitfolie eingesetzt wird.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein Sensorsystem (18) zur Erfassung der Rotorlage angebracht ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorsystem (18) ein Encoder vorgesehen ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) Einrichtungen für eine Versorgung und Kommunikation des Elektromotors (1) mit einer übergeordneten Steuereinheit vorgesehen sind.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Platine (24) mit elektrisch lösbaren Verbindungen (9) als Kommunikations- und Versorgungseinrichtung vorgesehen ist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch lösbare Verbindungen auf der Leiterplatte (22) des Steuer- und Logikmoduls (20) als Kommunikations- und Versorgungseinrichtung vorgesehen sind.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Aussparung über der Leiterplatte für den Anschluss der übergeordneten Steuereinheit an die elektrisch lösbaren Verbindungen aufweist.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass direkte Anschlussleitungen als Kommunikations- und Versorgungseinrichtung mit einer übergeordneten Steuereinheit vorgesehen sind.
Bürstenloser Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Elektromotors (1) über eine Funktion mit periodisch wechselndem Vorzeichen erfolgt.