DE2944212A1

DE2944212A1 - Buerstenlose gleichstrommotoranordnung, insbesondere fuer magnetplattenantriebe

Info

Publication number: DE2944212A1
Application number: DE19792944212
Authority: DE
Inventors: Alfred Halser; Bernhard Schuh
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1980-06-12
Anticipated expiration: 1999-11-03
Also published as: JPH065980B2; DE7930964U1; DE2944212C2; DE2944212C3; JPS55103069A

Description

Bürstenlose Gleichstrommotoranordnung,
insbesondere für Magnetplottenantriebe Die Erfindung betrifft eine bürstenlose Gleichstrommotoranordnung insbesondere für Magnetplattenantriebe.
BUrstenlose Gleichstrommotore sind typischerweise mit einer elektrischen Schaltungsanordnung versehen, die die Antriebselektronik und die Drehzahlregelstufe fur den Motor bildet.
Die Antriebselektronik umfaßt die elektronischen Komponenten, die die BUrsten und Kommutatoren von konventionellen Gleichstrommotoren ersetzen. Die Drehzahlregelung ist typischerweise mit einem optischen Tachometer ausgestattet, das die Drehzahl der Motorwelle bestimmt und entsprechende Signale an die Antriebselektronik gibt, um die Drehzahl der Welle zu regeln. Die optische Baugruppe des Tachometers kann zweckmäßig zugleich als Stellungsgeber herangezogen werden, der die Stellung des Rotors bestimmt, um die Ströme für die Motorwicklungen entsprechend zu schalten.
Die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschaltung waren bisher in einer von dem Motor gesonderten Steuereinheit untergebracht. Eine solche Steuereinheit benötigt zusotzlichen Raum und erfordert ein Kabel, Uber welches die Steuereinheit mit dem Motor, beispielsweise den Feldwicklungen des Motors, verbunden ist.
Bei gewissen Anwendungen ist die Steuereinheit von konventionellen Gleichstrommotoren im Hinblick auf die räJmlichen Beschränkungen störend. Beispielsweise sollen Magnetplattenantriebe so klein und kompakt wie möglich augebaut sein und gleichwohl im Hinblick auf den Antrieb der Magnetplatten alle Möglichkeiten eröffnen, die sich bei größeren Magnetplattenantrieben finden. BUrstenlose Gl!ichstrommotore eignen sich für eine solche Anwendung besonders wegen ihrer Verläßlichkeit, des Fehlens von Funkelbildung, wie sie an den Bürsten von konventionellen Gl,ichstrommotoren auftritt, und der einfachen Betriebsweise wenn ein solcher Motor mit einer Nabe gekoppelt wird, .!le beispielsweise zwei in Abstand voneinander sitzende Matinetplatten trägt. Konventionelle bUrstenlose Gleichstrommtore sind jedoch in einem solchen Fall nicht befriedigend, @eil für die zugehörige Steuereinheit entsprechend Platz vorgesehen werden mUnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bürstenLose Gleichstrommotoranordnung zu schaffen, die ohne eine 9,-sonderte, die Antriebselektronik und die Drehzahlregelchaltung aufnehmende Steuereinheit auskommt.
Ausgehend von einer burstenlosen Gleichstrommotoranordnung mit einem feststehenden Teil, einer drehbaren Welle und einer die Erregung des Motors steuernden Schaltungsanordnung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen an dem feststehenden Teil des Motors abgestützten Träger, auf dem die Schaltungsanordnung montiert ist. Bei der burstenlosen Gleichstrommotoranordnung nach der Erfindung können also die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschaltung einen Teil der Motoranordnung bilden und im Bereich der UmhUllenden des Motorgehäuses untergebracht werden. Durch den Wegfall der gesonderten Steuereinheit wird eine besonders kompakte Baueinheit erhalten, die sich für viele Zwecke, insbesondere aber fUr Magnetplattenantriebe eignet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebswelle von einer Abstützung umgeben, welche Lager zur drehbaren Lagerung der Motorwelle haltert. Die AbstUtzung ist mit dem Schaltungsträger verbunden, der vorzugsweise als ringförmiges, plattenartiges Bauteil ausgebildet sein kann, auf dessen einer oder beiden Stirnflächen die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschaltung sitzen. Der ringförmige Schaltungsträger kann in oder benachbart dem Motorgehäuse sitzen. Er ist zweckmäßig hinsichtlich seiner Abmessungen an das Motorgehause so angepaßt, daß er über dieses nicht hinaussteht. Die Motoranordnung bildet auf diese Weise eine in sich geschlossene Einheit, von der lediglich Leitungen zum Anschluß an eine externe Stromquelle abgehen. Die Gesamtanordnung bleibt leicht und ist in hohem Maße verläßlich.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 teilweise im Schnitt, eine Seitenansicht einer burstenlosen Gleichstrommotoranordnung nach der Erfindung bei Montage in dem Gehause eines Magnetplattenantriebs, Fig. 2 in kleinerem Maßstab eine schematische Draufsicht auf den einen Teil der Motoranordnung bildenden Schaltungsträger mit Antriebselektronik und Drehzahlregelschaltung, Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf die Motoranordnung bei dem Magnetplattenantrieb nach Fig. 1, wobei die Gehäuseabdeckung und die Nabe weggelassen sind, Fig. 4 einen Querschnitt der Motoranordnung und Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch auf der Außenfldche des Motorgehäuses eine Reihe von LUfterflügeln sitzt.
Die Gleichstrommotoranordnung 10 weist einen konventionellen burstenlosen Gleichstrommotor 11 mit einer drehbaren Antriebswelle 12, einem die Motorspulen, die Eisenkerne und die Dauermognete (im folgenden näher erläutert) umschließenden Gehäuse 14, einer Antriebselektronik 16 für die Spulen und einer Drehzahlregelschaltung 18 auf, die mit der Antriebselektronik 16 gekoppelt ist, um die Drehzahl der Welle 12 zu regeln. Die vorstehend genannten Komponenten des Motors 11 sind als solche bekannt. Sie bilden zusammen einen herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotor.
Mit einem feststehenden Teil oder einer zentralen Abstützung oder Halterung 22 des Motors 11 ist ein ringförmiger Schaltungsträger 20 verbunden, auf dem die Antriebselektronik 16 und die Drehzahlregelschaltung 18 montiert sind, so daß diese gemeinsam mit dem Motor 11 eine kompakte Einheit bilden und eine vom Motor gesonderte Steuereinheit entfällt.
Entsprechend Fig. 1 sind die verschiedenen Komponenter. 24 der Antriebselektronik 16 und der Drehzahlregelschaltung 18 in einem Raum 26 zwischen dem oberen Rand 28 des Mctorgehäuses 14 und einem ringförmigen Montageflansch 30 untergebracht, der mit der zentralen Halterung 22 starr verbunden ist. Von den Schaltungsstufen 16 und 18 gehen Leitungen 31 ab, die an eine Gleichspannnungsquelle angeschlossen werden können.
Die Anordnung 10 kann einen LUfter 32 mit einer Anzahl von Lüfterflügeln 33 umfassen, der mit dem vom Boden des Cehauses 14 nach unten vorstehenden einen Ende 34 der Welle 12 fest verbunden ist. Mit dem LUfter 32 kann ein KUhlluftstrom seitlich und in Richtung des Pfeils 36 (Fig. 1) geführt werden. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform kann gemäß Fig. 5 eine Anzahl von LUfterflUgeln 33a an der Außenfläche des Gehäuses 14 angebracht sein, um sich mit diesem zu drehen. Diese LUfterflUgel lassen Kühlluft in der mittels Pfeilen 36a angedeuteten Weise strömen.
Fig. 4 zeigt im einzelnen den Aufbau des Motors 11. Die Welle 12 ist mit dem Boden 40 des Gehäuses 14 Uber eine Buchse 38 fest verbunden. Das Gehäuse 14 hat eine offene Oberseite 42, so daß eine die Welle umgebende, mittig angeordnete Hulse 44 aus dem Gehäuse nach oben herausragen kann. Die HUlse 44 bildet einen Teil der zentralen Halterung 22; sie sitzt mit Preßsitz in einer mit dem Flansch 30 einteilig verbundenen Nabe 46. Die Welle 12 ist in der HUlse 44 Uber zwei Lager 48 drehbar gelagert, so daß die Welle und das Gehäuse 14 gegenüber der Hülse und dem Flansch 30 rotieren, wenn der Flansch in fester Lage mit Bezug auf benachbarte Bauteile montiert ist, wie dies im folgenden näher erläutert ist. Zwei in Abstand voneinander liegende Sicherungsringe 50 halten die Lager an Ort und Stelle. Eine von einem Sicherungsring 54 gehaltene Bellview-Scheibenanordnung 52 spannt die Welle gegenüber der HUlse 44 nach oben vor.
An der Innenfläche des Gehäuses 14 ist eine Anzahl von Dauermagneten 56 befestigt, die sich zusammen mit dem Gehäuse drehen. Diese Magnete umfassen Eisenkerne 58 für eine Anzahl von Spulen 60 und 62. Die Magnete 56, Kerne'58 und Spulen 60 und 62 stellen konventionelle Bauelemente von bUrstenlosen Gleichstrommotoren dieser Art dar. Das Gehäuse 14 und die Magnete 56 bilden den Rotor des Motors 11.
Der ringförmige Schaltungsträger 20 hat im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie das Gehäuse 14 und der Flansch 30. Der Schaltungsträger 20 liegt damit innerhalb der UmhUllenden des Motors 11 und bildet zusammen mit diesem eine kompakte Einheit. Der Schaltungsträger 20 weist eine durch gehende mittlere Öffnung 64 (Fig. 2) auf, die von ausrichender Größe ist, um den Schaltungsträger über die HUSse 44 zu schieben und gegen eine untere, flache Stirnfläche 66 der Nabe 46 anzuliegen (Fig. 4). Der Schaltungstrogtr 20 ist an der Stirnfläche 66 auf beliebige, zweckentsprechende Weise festgelegt, beispielsweise durch Befestigungselemente oder einen Kleber. Die axiale Länge der Nabe 46 ist ausreichend groß bemessen, um die Komponenten 24 in dem Raum 26 unterbringen zu können, ohne daß dabei der Flansch 30 störend im Weg ist.
Der Motor 11 eignet sich für viele unterschiedliche Anuendungen, unter anderem insbesondere bei einem Magnetplattenantrieb 68, der entsprechend den Fign. 1 und 3 ein Gehause 70 mit einem Unterteil 72 und einer abnehmbaren Abdeckung 74 aufweist. Der über dem Unterteil 72 innerhalb der Abdeckung 74 liegende Raum 76 kann zwei drehbare Magnetplatten 78 und 80 aufnehmen, die an einer Nabe 82 befestigt sind, die ihrerseits mit dem oberen Ende der Welle 12 einstellbar und lösbar verbunden werden kann.
Das Unterteil 72 bildet einen Raum 84 zur Aufnahme der Motoranordnung 10. Es weist einen oberen Steg 86 auf, mit dem der Flansch 30 lösbar verbunden ist, beispielsweise mit Hilfe von Befestigungsschrauben oder dergleichen. In dieser Lage reicht die Welle 12 durch eine Öffnung 90 im Steg 86 hindurch, so daß das obere Ende der Welle in den Raum 76 hineinragt und die Nabe 82 mit der Welle 12 verbunden werden kann, um sich gemeinsam mit dieser in dem Raum 76 zu drehen.
Wird bei der Motoranordnung 10 der LUfter 32 vorgesehen, dann ist er mit dem unteren Ende der Welle 12 verbunden und bläst Kühlluft in Richtung des Pfeils 36 in einen seitlichen Bereich 102, der Leiterplatten und andere elektronische Komponenten enthalten kann, die mit verschiebbaren Lese/Schreibköpfen 94 (Fig. 1) verbunden sind, die den Magnetplatten 78 und 80 zugeordnet sind.
Im Betrieb wird die Motoranordnung 10 am Unterteil 72 angebracht, wobei der Flansch 30 mit dem Steg 86 verbunden wird.
Der Antriebselektronik 16 und der Drehzahlregelschaltung 18 wird Strom zugefuhrt, so daß der Motor 11 zu laufen beginnt.
Dadurch drehen sich die Welle 12 und das Gehäuse 14 innerhalb des Raums 84 gegenüber dem Flansch 30 und der Halterung 22. Bei rotierendem Motorgehäuse 14 werden die Magnetplatten 78 und 80 gegenUber den Köpfen 94 gedreht, während der Schaltungsträger 20 stationär bleibt. Die Lüfterflügel 33 oder 33a laufen zusammen mit dem Gehäuse 14 um und bilden seitlich gerichtete KOhlluftströme aus.

Claims

AnsprUche Bürstenlose Gleichstrommotoranordnung mit einem fe tstehenden Teil, einer drehbaren Welle und einer die Erregung des Motors steuernden Schaltungsanordnung, gekennzeichnet durch einen an dem feststehenden Teil (22, 30) des Motors (11) abgestützten Schaltungstrger (20), auf dem die Schaltungsanordnung (16, 18) montiert ist.
2. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) ein mit der Welle (12) drehfest verbundenes Motorgehäuse (14) mit einem offenen Ende (42) aufweist, daß das feststehende Teil (22, 30) nahe dem offenen Ende (42) sitzt und der Schaltungsträger (20) außerhalb des Motorgehäuses (14) angeordnet ist.
3. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (20) plattenförmig ausgebildet ist und in einer zur Welle (12) querverlaufenden Ebene liegt.
4. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (20) Ringform hat, an dem feststehenden Teil (22, 30) befestigt ist und die Welle (12) umschließt.
5. Gleichstrommotoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (12) ein Lüfter (32, 33, 33a) drehfest verbunden ist.
6. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der LUfter (32) an der Stirnseite des Motorgehduses (14) angeordnet ist.
7. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (14) eine zylindrische Außenfläche aufweist, an der in Abstand voneinander liegende Lüfterflügel (33a) befestigt sind.
8. Gleichstrommotoranordnung fur Magnetplattenantriebe nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) durch eine Wand (86) eines Antriebsgehäuses (70) hindurchgefuhrt ist, die einen ersten Raum (76) zur Aufnahme mindestens einer von der Welle mitgenommenen, gegenuber einem magnetischen Lese/Schreibkopf (94) drehbaren Magnetplatte (78, 80) von einem zweiten Raum (102) trennt, in dem die dem Lese/Schreibkopf zugeordnete Elektronik untergebracht ist.
9. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 8 und einem der Anspruche 5 bis 7, gekennzeichnet durch FUhrjngen zum Einleiten eines von dem LUfter (32, 33, 33a) ausgebildeten Kuhlluftstromes in den zweiten Raum (102).