DE3502284A1 - Kollektorloser gleichstrommotor - Google Patents

Kollektorloser gleichstrommotor

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DE3502284A1
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DE
Germany
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stator
segments
motor according
parts
flat
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Withdrawn
Application number
DE19853502284
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English (en)
Inventor
Josef Dr.-Ing. 8300 Landshut Feigel
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Description

  • Kollektorloser Gleichstrommotor
  • Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem flachen glockenförmigen mehrpoligen permanentmagnetischen Läufer, in dem ein die gleiche Polzahl aufweisender Ständer angeordnet ist, dessen Ständerwicklung im Betrieb von einem Wechsel- oder pulsierenden Gleichstrom durchflossen ist.
  • Ein solcher Motor ist bekannt (DE-OS 32 45 033). Bei dem bekannten Motor soll es sich um einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit extremer axialer Kompaktheit handeln, der vorzugsweise zum Direktantrieb von Speicherplatten in signalverarbeitenden Geräten, insbesondere ogenannten Mini-Floppys, vorgesehen ist. Diese Motoren, welche mit einer Drehzahl von einigen hundert Umarehungen pro Minute betrieben werden, sollen ein möglichst konstantes Drehmoment erzeugen und möglichst einfach und fertigungsfreundlich aufgebaut sein, damit sie kostengünstig hergestellt werden können.
  • Es erscheint zweifelhaft, ob der bekannte Motor die vorstehend angegebenen erwünschten Eigenschaften besitzt, denn der Stator ist aus einer Mehrzahl von Dynamoblechen zusammengesetzt, welche den sogenannten 12T-Ankerschnitt besitzen. Bei dem derart aufgebauten Ständerblechpaket sind die T-förmigen Schenkel mit flachen Statorspulen bewickelt.
  • Ein solcher Statoraufbau erscheint fertigungstechnisch una daher auch bezüglich seiner Fertigungskosten recht aufwendig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten kollektorlosen Gleichstrommotor anzugeben, dessen Ständer erforderlichenfalls automatisch hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ständer aus wenigstens zwei flachen kreisförmigen in Umfangsrichtung um eine halbe Poltei lung gegeneinander versetzt angeoranete Statorteile besteht, von denen jedes aus einem Statorblech, dessen Blechschnitt symmetrisch angeordnete, dem Malterserkreuz ähnliche Segmente mit dazwischenliegenden freien Flächen aufweist, besteht, dessen Segmente in zwei axial zueinander versetzten Ebenen liegen, und bei dem zwischen den beiden Ebenen eine flache Kreisspule angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 enthalten Sie ist nachstehend in den Figuren 1 bis 19 anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Statorblechs für ein Statorteil des neuen Motors, Fig. 2 die Draufsicht auf eine Oberfläche des Statorblechs gemäß Fig. 1, Fig. 3 die Seitenansicht des Statorblechs gemäß Fig. 1 bzw. 2, Fig. 4 den Querschnitt durch einen Motor, dessen Stator mit aen Statorblechen gemäß den Figuren 1 bis 3 aufgebaut ist, Fig. 5 die Draufsicht auf die Unterseite des Motors gemäß Fig. 4, Fig. 6 die Abwicklung von Stator und Rotor eines Motors gemäß Fig. 4 und 5, Fig. 7 die Draufsicht auf die Innenseite des ersten Statorblechtei ls für eine andere Ausführungsform des Statorteils, Fig. 8 den Längsschnitt entlang der Linie AB durch das Statorblechteil gemäß Fig. 7, Fig. 9 die Draufsicht auf die Innenseite des zweiten Statorblechtei ls für eine andere Ausführungsform des Statorteils, Fig. 10 den Längsschnitt entlang der Linie CD durch das Statorblechteil gemäß Fig. 9, Fig. 11 die beiden Statorblechteile gemäß Fig. 7 und Fig.
  • 8 in der Stellung vor dem Zusammenfügen zum Statorteil, Fig. 12 den Querschnitt durch einen kollektorlosen Gleichstrommotor, bei dem der Stator aus zwei unter Verwendung der Statorblechteile gemäß Fig.
  • 7 und 9 hergestellten Statorteilen zusammengefügt ist, Fig. 13 ein aus anders gestalteten Statorblechteilen zusammenyesetztes Statorteil ohne Kreisspule in perspektivischer Darstellung, Fig. 14 die Draufsicht auf die Außenseite des einen Statorblechteils des Statorteils gemäß Fig. 13, Fig. 15 den Längsschnitt entlang der Linie KL durch das Statorblechteil gemäß Fig. 14, Fig. 16 die Draufsicht auf die Innenseite des anderen Statorblechteils des Statorteils gemäß Fig. 13, Fig. 17 aen Längsschnitt entlang der Linie MN gemäß Fig.
  • 16 Fig. 18 die Draufsicht auf die Kreisspule und Fig. 19 den Längsschnitt entlang der Linie OP gemäß Fig.
  • 18.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform des Statorblechs für den Stator eines achtpoligen Motors.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip kann grundsätzlich jeder 2n-polige Motor hergestellt werden.
  • Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist das Statorblech in vier gleiche, durch die Schlitze 1 getrennte Segmente unterteilt. Jedes Segment besteht aus einem breiten Segmentteil 2 und einem schmalen Segmentteil 3. Die schmalen Segmentteile 3 sind - wie aus den Figuren 1 und 3 erkennbar - aus der EDene der breiten Segmentteile herausgebogen und erstrecken sich parallel versetzt zu diesen. Dadurch entsteht zwischen den Segmentteilen 2 und 3 - siehe Fig. 3 - der Wickelraum 4, in den eine Kreisspule gewickelt werden kann.
  • Aus zwei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten und mit einer Kreisspule bewickelten Statorblechen wird der Stator in der Weise zusammengesetzt, daß die schmalen Segmentteile 3 in der gleichen Ebene nebeneinander liegen.
  • In Fig. 4 ist der Querschnitt durch einen Motor mit einem solchen Stator gezeigt. Die beiden äußeren Ebenen 5 und 6 des Stators werden von den breiten Segmentteilen 2 der Statorbleche gebildet. Die innere Ebene 7 des Stators dagegen wird von den schmalen Segmentteilen 3 der Statorbleche gebildet. Zwischen den äußeren Ebenen 5 und 6 und aer inneren Ebene 7 befinden sich die Kreisspulen 8 und 9. Außer dem Stator des Motors ist in Fig. 4 noch der glockenförmige Rotor 10 zu erkennen, dessen Welle 11 in Kugellagern drehbar gelagert ist und auf dessen Innenrand die Permanentmagnete 12 befestigt sind. Auf der Unterseite des Motors ist eine Leiterplatte 13 angeordnet, welche in an sich bekannter Weise die zum Betrieb des Motors erforderliche elektronische Kommutierungsschaltung enthält, von der nur die als Rotorstellungssensor dienenden Hall-ICs 14 zu erkennen sind.
  • Fig. 5 verdeutlicht insbesondere die Lage und Polarität der Permanentmagnete 12 des Rotors und den Aufbau der äußeren Ebene 6 des Stators aus den breiten Segmentteilen 2 des Statorblechs.
  • Der obere Teil der Fig. 6 verdeutlicht die Abwicklung des Statorumfanges. Am Umfang des Stators liegen in den äußeren Ebenen 5 und 6 die Stirnflächen der breiten Seg- mentteile 2 der Statorbleche. In der inneren Ebene 7 liegen nebeneinander die Stirnflächen der schmalen Segmentteile 3 der Statorbleche. Der Raum zwischen den Ebenen 5, 6 und 7 wird von den Kreisspulen 8 und 9 ausgefüllt.
  • Dem Umfang des Stators gegenüber, durch einen Luftspalt getrennt, liegen die Permanentmagnete 12 des Rotors. Sie sind in Fig. 6 der ubersichtlichkeit wegen neben den Stator gezeichnet, weil sie diesen sonst verdecken würden.
  • Wenn nun in die Kreisspulen 8 und 9 in Abhängigkeit von der Rotorstellung ein pulsierender Gleichstrom oder Wechselstrom geschickt wird, dann erzeugt der Stator ein wechselndes Magnetfeld, welches den Rotor in Umdrehungen versetzt.
  • Die vorstehenden Ausführungen haben verdeutlicht, daß der beschriebene Motor in einfacher Weise und raumsparend aufgebaut ist.
  • Die Figuren 7 bis 11 verdeutlichen die andere Ausführungsform eines Statorteiles. Diese Ausführungsform ist in der Weise gestaltet, daß die Kreisspule nicht auf das Statorblech gewickelt werden muß, sondern daß die Kreisspule unabhängig vom Statorblech als selbständig handhabbares Bauelement, beispielsweise als Backspule, hergestellt werden kann. Bei einer solchen Ausführungsform ist das Statorteil aus zwei Statorblechtei len zusammengesetzt.
  • Fig. 7 zeigt das eine Statorblechteil 15 und Fig. 9 zeigt das andere Statorblechteil 16. Jedes der Statorblechteile 15 und 16 besitzt vier Segmente 17 und ist im Zentrum mit einem nabenartigen Ring 18 bzw. 19 versehen, welche unterschiedliche, aber aneinander angepaßte Durchmesser besitzen. Die äußeren Enden der Segmente 17 sind mit umge- bogenen Rändern 20 versehen, welche an ihren in Umfangsrichtung gelegenen Enden eine Schrägung 21 aufweisen.
  • Aus Fig. 11 ist zu erkennen, in welcher Weise die beiden Statorblechteile 15 und 16 zwecks Herstellung des Statorteils miteinander verbunden werden. In Fig. 11 sind die Statorblechteile 15 und 16 kurz vor ihrem Zusammenfügen so gezeichnet, daß das Statorblechteil 15 aus Fig. 7 nach unten und das Statorblechteil 16 aus Fig. 9 nach oben geklappt worden ist. An sich gehört zwischen die Statorblechpakete 15 und 16 in Fig. 11 noch die Kreisspule, welche der übersichtlichkeit wegen jedoch weggelassen worden ist.
  • Die beiden Statorblechteile 15 und 16 in Fig. 11 werden in der Weise kraftschlüssig miteinanaer verbunden, daß sie in Richtung der Pfeile zusammengedrückt werden. Der Kraftschluß erfolgt aabei durch die ineinanaergeschobenen Ringe 18 und 19. Der genaue Abstand zwischen den Statorblechteilen 15 und 16 wird durch den inneren Distanzring 22 und den äußeren Distanzring 23 sichergestellt. Der äußere Distanzring 23 ist mit Kontaktstiften 24 versehen, mit welchen einerseits die Enden der Kreisspulen elektrisch leitend verbunden sind und welche ihrerseits die elektrisch leitende Verbindung zur Leiterplatte 13 (Fig.
  • 12) herstellen. Der innere Distanzring 22 kann aus einem magnetisierbaren Werkstoff bestehen und somit der mechanischen und magnetischen Verstärkung des Statorquerschnitts dienen.
  • Die Ränder 20 verbessern die Wirkung der Dauermagnete des Rotors und die Schrägung d1 der Ränder verbessert die Laufruhe des Motors.
  • Fig. 12 verdeutlicht einen Motor entsprechend dem in Fig.
  • 4 gezeigten Motor, dessen Stator mit den in den Figuren 7 bis 11 gezeigten Bauelementen hergestellt ist.
  • Fig. 13 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Statorteil (ohne Kreisspule), das aus wieder anderen Statorblechteilen 25 und 26 zusammengesetzt ist. Wie aus den Figuren 14 und 15 ersichtlich ist, besteht das Statorblechteil 25 aus dem ebenen Ring 27, mit dem die aus der Ebene des Ringes 27 herausgebogenen Segmente 28 verbunden sind.
  • Fig. 16 und 17 zeigen das Statorblechteil 26, welches ebenfalls aus einem ebenen Ring 29 und den Segmenten 30 besteht, bei dem die Segmente 30 jedoch in der gleichen Ebene wie der Ring 29 liegen.
  • Die Statorblechteile 25 und 26 werden ebenfalls bei der Herstellung des Statorteils formschlüssig miteinander verbunden. Die freien Enden der Segmente sind in gleicher Weise, wie im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 11 bereits erwähnt, gestaltet, d.h. mit Rand und Schrägung versehen.
  • Die Figuren 18 und 19 verdeutlichen die Raumform der Kreisspule 8.
  • Bezugszeichenliste 1 Schlitz 2 breites Segmentteil 3 schmales Segmentteil 4 Wickelraum 5) 6) äußere Ebene 7 innere Ebene 8) 9) Kreisspule 10 Rotor 11 Welle 12 Permanentmagnet 13 Leiterplatte 14 Hall-IC 15) 16) Statorblechteil 17 Segment 18) 19) Ring 20 Rand 21 Schrägung 22 innerer Distanzring 23 äußerer Distanzring 24 Kontaktstift 25) 26) Statorblechteil 27 ebener Ring 28 Segment 29 ebener Ring 30 Segment 31 Statorblech

Claims (8)

  1. Ansprüche ½> Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem flachen glockenförmigen mehrpoligen permanentmagnetischen Läufer, in dem ein die gleiche Polzahl aufweisender Ständer angeordnet ist, dessen Ständerwicklung im Betrieb von einem Wechsel- oder pulsierenden Gleichstrom durchflossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Ständer aus wenigstens zwei flachen kreisförmigen, in Umfangsrichtung um eine halbe Polteilung gegeneinander versetzt angeordnete Statorteile besteht, von denen jedes aus einem Statorblech (31), dessen Blechschnitt symmetrisch angeordnete, dem Malteserkreuz ähnliche Segmente (2, 3, 17, 28, 30) mit dazwischenliegenden freien Flächen aufweist, besteht, dessen Segmente in zwei axial zueinander versetzten Ebenen liegen und bei dem zwischen den beiden Ebenen eine flache Kreisspule (8, 9) angeordnet ist.
  2. 2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment des Statorblechs in ein breites und ein schmales Segmentteil (2, 3) unterteilt und das schmale Segmentteil (3) aus der Ebene des breiten Segmentteiles (2) in eine zu diesem parallele Lage herausgebogen ist.
  3. 3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorblech aus zwei Statorblechteilen (15, 16) besteht, welche beide die gleiche Segmentform aufweisen und unter Zwischenlage eines inneren und eines äußeren Distanzringes (22, 23) kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.
  4. 4. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorblech aus zwei Statorblechteilen (25, 26) besteht, von denen das eine Statorblechteil (26) aus einem ebenen Ring (29) mit größerem Durchmesser una Segmenten (30) in der gleichen Ebene und das andere Statorblechteil (25) aus einem ebenen Ring (27) mit kleinerem Durchmesser und aus, aus der Ebene des Ringes in eine zu diesem parallele Lage herausgebogenen Segmenten (28) besteht und beide Statorblechteile (25, 26) an den Ringen (27, 29) kraftschlussig miteinander verbindbar sind.
  5. 5. Gleichstrommotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisspule (8, 9) aus einem Draht mit thermoplastischer Isolation gewickelt, der durch Erwärmung verbacken worden ist.
  6. 6. Gleichstrommotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, aa ß die freien Enden der Segmente (17, 28, 30) mit einem zur Kreisspule hin umgebogenen Rand (20) versehen sind.
  7. 7, GLeichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Enden der Ränder (20) mit einer Schrägung (21) versehen sind.
  8. 8. Gleichstrommotor nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Distanzring (23) mit sich in axialer Richtung erstreckenden Kontaktstiften (24) versehen ist.
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