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Die
Erfindung betrifft einen bürstenlosen Gleichstrommotor,
der einen, Permanentmagnete aufweisenden Rotor hat, der in dem durch
Kommutierung wechselnden Magnetfeld eines Stators rotiert, welches
Magnetfeld durch ein Wicklungssystem in Umfangsrichtung voneinander
beabstandeter und auf einen Isolationskörper aufgebrachter Leitungswicklungen
erzeugbar ist, wobei zur Ansteuerung der voneinander beabstandeten
elektrischen Leitungswicklungen des im Stator vorgesehenen Wicklungssystems
eine Steuerungselektronik mit, den Phasen des Wicklungssystems zugeordneten
berührungslosen
Drehstellungssensoren zugeordnet ist.
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Es
ist bereits bekannt, auch bürstenlose Gleichstrommotoren
als Pumpenantrieb zu verwenden. Solche bürstenlosen Gleichstrommotoren
zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus; während Elektromotoren,
die Bürsten
haben, nur eine Lebensdauer von 3000 bis 4000 Betriebsstunden aufweisen,
ist die Lebensdauer von bürstenlosen
Elektromotoren demgegenüber
wesentlich höher.
Da die Drehimpulse bei bürstenlosen
Elektromotoren elektronisch eingetragen werden, sind solche bürstenlosen
Gleichstrommo toren nahezu verschleißfrei. Auch können solche
Gleichstrommotoren mit Hilfe eines integrierten Netzteiles an die
landesübliche
Stromstärke
angepasst werden.
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Die
bislang verwendeten bürstenlosen Gleichstrommotoren
arbeiten meist mit Hall-Sensoren, welche die Rotor-Position erkennen,
so dass die Kommutierungen des Elektromotors zu den richtigen Zeitpunkten
stattfinden können.
Das Drehmoment bürstenloser
Gleichstrommotoren hängt
stark davon ab, ob die zur Ansteuerung der Statorwicklungen verwendeten
Hall-Sensoren optimal zum Rotor und zur angesteuerten Wicklung liegen.
Bei den vorbekannten bürstenlosen
Gleichstrommotoren werden die Hall-Sensoren meist an den vorgesehenen
Stellen auf den Stator aufgeklebt, wobei die elektrischen Kontakte
der Hall-Sensoren
mit der Steuerungselektronik verlötet werden müssen. Die
Ausrichtung, das Verkleben und die Verlötung der Hall-Sensoren ist jedoch
mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
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Es
besteht daher die Aufgabe, einen bürstenlosen Gleichstrommotor
der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, der mit vergleichsweise geringem Aufwand kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht bei dem Gleichstrommotor der eingangs erwähnten Art
insbesondere darin, dass die Drehstellungssensoren auf einem Sensorträger angeordnet sind,
dass an zumindest einer Stirnseite des Stators ein Sensorträger befestigbar
ist, und dass zwischen dem zumindest einen Sensorträger und
der benachbarten Stator-Stirnseite
miteinander zusammenwirkende Positionierhilfen vorgesehen sind,
welche die Relativposition des Stators in Bezug auf den zumindest
einen Sensorträger
und den auf ihm angeordneten Drehstellungssensoren festlegen.
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Der
erfindungsgemäße Gleichstrommotor weist
einen Sensorträger
auf, auf dem die Drehstellungssensoren der Steuerungselektronik
angeordnet sind. An zumindest einer Stirnseite des Stators ist ein solcher
Sensorträger
befestigbar. Dabei sind zwischen dem zumindest einen Sensorträger und
der benachbarten Stator-Stirnseite miteinander zusammenwirkende
Positionierhilfen vorgesehen, welche die Relativposition des Stators
in Bezug auf den zumindest einen Sensorträger und den auf ihm angeordneten
Drehstellungssensoren festlegen. Da somit eine manuelle Ausrichtung
der Drehstellungssensoren relativ zum Stator, das Verkleben dieser
Drehstellungssensoren im Statorinneren und die Verlötung der
Drehstellungssensoren mit den übrigen
elektrischen Bauteilen des Gleichstrommotors vermieden werden, ist
der erfindungsgemäße Gleichstrommotor mit
geringem Aufwand herstellbar, wobei sich dieser Gleichstrommotor
aufgrund der stets exakten Ausrichtung der Drehstellungssensoren
in Bezug auf die am Stator vorgesehenen Leitungswicklungen durch ein
entsprechend hohes Drehmoment auszeichnet.
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Um
die Anbindung der Drehstellungssensoren mit den übrigen elektrischen Bestandteilen
des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors
zu erleichtern, ist es besonders vorteilhaft, wenn der zumindest eine
Sensorträger
als eine, Drehstellungssensoren tragende Sensorplatine ausgebildet
ist.
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Die
der Steuerungselektronik zugeordneten Drehstellungssensoren können auf
verschiedenen Sensorträgern
angeordnet und von dort elektrisch miteinander verbunden sein, wobei
die Sensorträger an
jeweils einer der beiden Stirnseiten des Stators befestigbar sind.
Um den mit der Herstellung des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors verbundenen Aufwand
noch zusätzlich
zu reduzieren, ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die den
Phasen des Wicklungssystems zugeordneten Drehstellungssensoren auf
einer gemeinsamen Sensorplatine angeordnet sind.
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Der
geringe Herstellungsaufwand wird noch zusätzlich begünstigt, wenn die Steuerungselektronik mit
den Zuleitungen der voneinander beabstandeten Leitungswicklungen über elektrische
Kontakte verbunden ist, die als Positionierhilfe ausgebildet sind.
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Dabei
können
die als Positionierhilfen ausgebildeten elektrischen Kontakte an
dem zumindest einen Sensorträger
und/oder am Stator vorgesehen sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
sieht jedoch vor, dass die an dem zumindest einen Sensorträger vorgesehenen
und als Positionierhilfen dienenden Kontakte als Schneidklemmen
ausgebildet sind. Die am Sensorträger vorgesehenen Schneidklemmen
können
ohne einen weiteren aufwändigen
Lötvorgang
und gegebenenfalls auch ohne ein Abisolieren der elektrischen Leitungen
mit den übrigen
elektrischen Bestandteilen des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors durch bloßes Aufstecken
verbunden werden.
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Dabei
wird eine positionsgenaue Lageausrichtung des Stators einerseits
und des Sensorträgers
mit den auf ihm befindlichen Drehstellungssensoren andererseits
begünstigt,
wenn die Zuleitungen der voneinander beabstandeten Leitungswicklungen mit
ihren von den Schneidklemmen kontaktierten Leitungsabschnitten in
lagedefinierten Leitungsführungen
des Stators gehalten sind.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung
sieht vor, dass jede Leitungsführung
einander kreuzende Führungsöffnungen
hat, von denen eine Führungsöffnung zur
Aufnahme eines von der Schneidklemme kontaktierten Leitungsabschnitts
bestimmt ist und von denen eine andere, stirnseitig offene Führungsöffnung zum
Einführen
jeweils einer Schneidklemme ausgestaltet ist.
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Die
den voneinander beabstandeten Leitungswicklungen zugeordneten Zuleitungen
lassen sich besonders einfach im Bereich des Statorgehäuses führen und
der Sensorträger
kann mit geringem Aufwand an der Stator-Stirnseite befestigt werden, wenn
die zur Aufnahme des Leitungsabschnitts und/oder zum Einführen der
Schneidklemme vorgesehenen Führungsöffnungen
jeder Leitungsführung schlitzförmig ausgestaltet
sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
sieht vor, dass der Stator an seiner zumindest einen, dem Sensorträger zugeordneten Stirnseite
kronenförmig
ausgestaltete Vorsprünge hat,
von denen zumindest einzelne Vorsprünge als Leitungsführungen
ausgebildet sind. Durch mäandrierendes
Verlegen der den voneinander beabstandeten Leitungswicklungen zugeordneten
Zuleitungen um die einzelnen Vorsprünge herum lassen sich die elektrischen
Leitungen am Umfang des Stators führen. Sind zumindest einzelne
Vorsprünge
auch als Leitungsführungen
ausgebildet, kann der Sensorträger
auf einfache Weise und gleichzeitig positionsgenau am Stator befestigt
werden, wobei gleichzeitig auch die elektrische Verbindung zwischen
der Steuerungselektronik einerseits und den übrigen elektrischen Bestandteilen
des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors
andererseits hergestellt wird.
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Ein
automatisierter Herstellungsvorgang wird begünstigt, wenn der Stator ein
hülsenförmiges Statorgehäuse hat,
an dessen Stirnseiten jeweils eine Isolationskappe vorgesehen ist,
von denen zumindest eine Isolationskappe zur Verbindung mit einem
Sensorträger
ausgebildet ist, und wenn die am Stator beid seits vorgesehenen Isolationskappen
zwischen sich die voneinander beabstandeten Leitungswicklungen des
dem Stator zugeordneten mehrphasigen Wicklungssystems tragen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in
Verbindung mit den Zeichnungen sowie der Beschreibung. Nachstehend wird
die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles noch näher beschrieben:
Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1 die
in einer auseinandergezogenen Perspektivdarstellung gezeigten Bestandteile
des Stators eines bürstenlosen
Gleichstrommotors,
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2 das
als Statorpaket dienende Statorgehäuse des in 1 gezeigten
Gleichstrommotors, wobei das Statorgehäuse an seinem Gehäuse-Innenumfang
durch radial nach Innen vorstehende Wickelvorsprünge voneinander getrennte Nuten
hat, die jeweils durch eine in die Nuten eingesetzte Nutenisolation
voneinander getrennt sind.
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3 das
die Nutenisolationen tragende Statorgehäuse des in 1 und 2 gezeigten Stators
wobei an den beiden Stirnseiten des Statorgehäuses Isolationskappen vorgesehen
sind, und wobei eine der Isolationskappen mit einem Sensorträger verbindbar
ist,
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4 das
bereits zu einem Statorpaket zusammengebaute Statorgehäuse des
in 1 bis 3 gezeigten Stators, wobei an
einer der Stirnseiten des Stators ein Sensorträger befestigbar ist, an dem
in Richtung zum Stator Drehstellungssensoren vorstehen,
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5 den
Sensorträger
aus 4 im teilweise längsgeschnittenen Bereich einer
als Positionierhilfe dienenden Schneidklemme,
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6 die
Sensorträger
aus 4 und 5 im teilweise quergeschnittenen
Bereich einer Schneidklemme,
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7 den
Stator aus 1 bis 4 unmittelbar
vor dem positionsgenauen Aufklipsen des Sensorträgers,
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8 den
Stator eines bürstenlosen
Gleichstrommotors in montiertem Zustand,
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9 das
Wicklungssystem des in den 1 bis 4 und 7 bis 8 gezeigten
Stators in einer schematischen Darstellung, und
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10 das
Wicklungssystem der im Stator vorgesehenen, voneinander beabstandeten
Leitungswicklungen, ebenfalls in einer schematischen Darstellung.
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In 8 ist
der Stator 1 eines bürstenlosen Gleichstrommotors
in einer Perspektivdarstellung gezeigt, welcher Gleichstrommotor
beispielsweise als Pumpenantrieb insbesondere für eine Membranpumpe verwendet
werden kann. Dem Gleichstrommotor ist ein hier nicht weiter dargestellter
Rotor zugeordnet, der an seinem Außenumfang Permanentmagnete
trägt.
Der Rotor wird durch das durch Kommutierung, d. h. durch Änderung
der Stromrichtung wechselnde Magnetfeld des ringförmigen Stators 1 angetrieben,
wobei der Rotor in dem ihn ringförmig
umgreifenden Stator 1 rotiert. Das Magnetfeld ist durch ein
mehrphasiges Wicklungssystem 2 mit in Umfangsrichtung voneinander
beabstandeter Leitungswicklungen 3 erzeugbar, die auf einem im
Ganzen mit 4 gekennzeichneten Isolationskörper aufgewickelt sind.
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Zur
Ansteuerung der voneinander beabstandeten Leitungswicklungen des
im Stator vorgesehenen Leitungssystems ist eine Steuerungselektronik vorgesehen,
die den Phasen des Wicklungssystems 2 zugeordnete berührungslose
Drehstellungssensoren 5 umfasst. Diese Drehstellungssensoren 5 können beispielsweise
als Hall-Sensoren ausgebildet sein.
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In
den 1 bis 7 sind die einzelnen Herstellungsschritte
zur Herstellung des in 8 gezeigten Stators 1 dargestellt.
Der im Ganzen mit 4 gekennzeichnete Isolationskörper des
Stators 1 weist ein massives, hülsenförmiges Statorgehäuse 20 auf, das
an seinem Gehäuse-Innenumfang Wickelvorsprünge 6 trägt, die
zwischen sich in Längsrichtung orientierte
Nuten 7 begrenzen. Der die Nuten 7 begrenzende
Wandungsinnenumfang ist jeweils durch eine, in den Nuten 7 angeordnete
Nutenisolation 8 ausgekleidet. An den Stirnseiten des Statorgehäuses 20 sind
ringförmige
Isolationskappen 9 aufgesetzt, die im Bereich der Nuten 7 und
Nutenisolation 8 innenumfangsseitig taschenförmige Aussparungen 10 haben.
Diese Aussparungen 10 der Isolationskappen 9 sind
ebenfalls durch innenumfangsseitig voneinander beabstandete Wickelvorsprünge 11 getrennt.
Die Drehstellungssensoren 12 sind auf einem Sensorträger 13 angeordnet
und stehen in Richtung zum Stator 1 vor.
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Die
Drehstellungssensoren 5 sind auf einem Sensorträger 13 angeordnet
und stehen in Richtung zum Stator 1 vor. Dieser Sensorträger 13 ist
als eine, vorzugsweise alle Drehstellungssensoren 5 tragende Sensorplatine
ausgebildet. Zwischen dem zumindest einen Sensorträger 13 und
der benachbarten Stator-Stirnseite sind miteinander zusammenwirkende Posi tionierhilfen
vorgesehen, welche die Relativposition des Stators 1 in
Bezug auf den Sensorträger 13 und
den auf ihm angeordneten Drehstellungssensoren 5 festlegen.
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In
der auseinandergezogenen Darstellung des für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
bestimmten Stators 1 in 4 ist gut
erkennbar, dass die voneinander beabstandeten Leitungswicklungen 3 innerhalb
der Nutenisolationen 8 um die an den Isolationskappen 9 einerseits
und den am Innenumfang des Statorgehäuses 2 andererseits
vorstehenden Wickelvorsprüngen 6, 11 gewickelt
sind.
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In
den 4 bis 7 ist veranschaulicht, dass
der auf dem Sensorträger 13 befindliche
und die Drehstellungssensoren 5 umfassende Teil der Steuerungselektronik
mit den Zuleitungen 15 der voneinander beabstandeten Leitungswicklungen 3 über elektrische
Kontakte verbunden ist, die als Positionierhilfe ausgebildet sind.
Dabei sind die als Positionierhilfen ausgebildeten elektrischen
Kontakte am Sensorträger 13 vorgesehen.
In den 5 und 6 ist erkennbar, dass die an
dem Sensorträger 13 vorgesehenen
und als Positionierhilfen dienenden Kontakte hier als Schneidklemmen 14 ausgebildet
sind.
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In 5 und 6 ist
dargestellt, dass die Zuleitungen 15 der voneinander beabstandeten
Leitungswicklungen 3 mit ihren von den Schneidklemmen 14 kontaktierten
Leitungsabschnitten in lagedefinierten Leitungsführungen 16 des Stators 1 gehalten
sind. Dabei weist jede Leitungsführung 16 einander
kreuzende und schlitzförmig
ausgebildete Führungsöffnungen 17, 18 auf,
von denen eine Führungsöffnung 17 zur
Aufnahme eines von der Schneidklemme 14 kontaktierten Leitungsabschnitts bestimmt
ist und von denen eine andere, stirnseitig offene Führungsöffnung 18 zum
Einführen
einer Schneidklemme 14 ausgestaltet ist. In 7 ist
gezeigt, dass durch bloßes
Aufstecken der am Sensorträger 13 vorstehenden
Schneidklemmen 14 auf die Leitungsführungen 16 des Stators 1 und
durch Einführen
dieser Schneidklemmen 14 in die an den Leitungsführungen 16 vorgesehenen
Führungsschlitze 17 auf
einfache Weise mit dem Stator 1 verbunden und elektrisch
kontaktiert werden kann.
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Dabei
wird aus den 4 und 7 deutlich,
dass der Stator ein an seiner zumindest einen, dem Sensorträger 13 zugeordneten
Stirnseite kronenförmig
ausgestaltete Vorsprünge 16, 19 hat,
von denen zumindest einzelne Vorsprünge als Leitungsführungen 16 ausgebildet
sind.
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Durch
das in 9 veranschaulichte mäandrierende Umwickeln dieser
kronenförmigen
Vorsprünge 16, 19 lassen
sich die den voneinander beabstandeten Leitungswicklungen 3 zugeordneten
Zuleitungen 15 sicher und bequem am Gehäuseumfang des Stators 1 verlegen.
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Der
hier dargestellte Stator 1 weist ein hülsenförmiges Statorgehäuse 20 auf,
an dessen Stirnseiten die Isolationskappen 9 vorgesehen
sind. Davon ist die dem Sensorträger 13 zugeordnete
Isolationskappe 9 zur Verbindung mit dem Sensorträger 13 ausgebildet,
wobei die am Stator 1 beidseits vorgesehenen Isolationskappen 9 zwischen
sich die voneinander beabstandeten Leitungswicklungen 3 des
dem Stator 1 zugeordneten mehrphasigen Wicklungssystems 2 tragen.
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Durch
die Verwendung der beidseits an den Stator-Stirnseiten vorgesehenen
Isolationskappen 9 wird ein vollautomatischer Wickelprozess
bei der Herstellung des Stators 1 gewährleistet. Mit Hilfe der am
Sensorträger 13 vorgesehenen
und als Positionierhilfen dienenden Schneidklemmen 14 kann
auf eine Abisolierung der den Leitungswicklungen 3 zugeordneten
Drahtenden verzichtet werden. Auch ein Verlöten der Steuerungs elektronik
im Bereich der Drehstellungssensoren 5 ist nicht mehr erforderlich, weil
der elektrische Kontakt lötfrei
durch Aufstecken der Schneidklemmen 14 hergestellt werden
kann. Da die Drehstellungssensoren lagegerecht auf dem Sensorträger 13 vorstehen,
ist kein zusätzliches
Befestigungsmaterial notwendig, um die Drehstellungssensoren 12 positionsgenau
im Bereich des Stators 1 befestigen zu können.
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Der
hier dargestellte und für
einen bürstenlosen
Gleichstrommotor bestimmte Stator 1 lässt sich daher in einem automatisierten
Herstellungsverfahren kostengünstig
auf einfache Weise herstellen.