DE3614748A1 - Elektromotor, insbesondere kollektorloser gleichstrommotor, mit einem aussenrotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Motoren sind bekannt. Sie dienen verschiedenen Antriebs­ zwecken wie beispielsweise als koaxialer Antrieb von Ventila­ toren. Die Statoren dieser Motoren sind fest mit einem Lager­ tragteil bzw. Lagerrohr verbunden, z. B. mittels Klebung. Aus Kostengründen ist das Lagerrohr einstückig mit einem Be­ festigungsflansch verbunden, der den Außendurchmesser des Außen­ rotors abdeckt. Im Falle von Ventilatoren wird Lagerrohr, Be­ festigungsflansch und zudem noch das Außengehäuse, das den äußeren Strömungskanal begrenzt, aus einem Stück gefertigt. Aus Platz­ gründen befindet sich die Leiterplatte zwischen dem Befestigungs­ flansch und dem Stator, womit ein Auswechseln von Bauteilen bzw. die Reparatur von defekten Stellen an der Leiterplatte nicht mehr möglich ist. Insbesondere bei Anwendungsfällen, in denen eine Leiterplatte mit aufwendiger Elektronik erforderlich ist, entstehen dadurch hohe Kosten, d. h. statt beispielsweise nur eines Bauteils, muß der gesamte Motor ausgetauscht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stator mitsamt der an ihm befestigten Leiterplatte derart zu gestalten, daß er auf einfache Weise auswechselbar und dadurch die Leiterplatte zugänglich ist.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Mit nur einer Schraubenfeder, die einerseits in eine ringförmige Nut des Lagerrohrs rastet und andererseits das Blechpaket des Stators gegen einen axialen Anschlag des Lagerrohrs drückt, wird auf einfache Weise erreicht, daß der Stator abgenommen und die Leiterplatte repariert werden kann. Diese Feder ist ein einfaches Teil, das insbesondere in großer Stückzahl ein billiges Feder- Automaten-Einkaufsteil ist.

Ein axial abgekröpftes Ende der Schraubenfeder, das in eine Ausnehmung des Stators ragt, sichert den Stator gegen Verdrehung auf dem Lagerrohr.

Durch eine am Lagerrohrende eingedrehte Nut wird die Axialbe­ grenzung der Schraubenfeder, deren eine Endwindung als Spreng­ ring wirkt, erreicht. Der Innendurchmesser dieser Endwindung der Feder ist gleich oder kleiner als der Durchmesser der Nut. Da am Lagerrohr sowieso gedreht wird, z. B. innen die Kugellager­ sitze und außen der Statorpaketsitz, fällt das Einstechen der Nut und die orthogonale Anschlagfläche an der Flanschseite des Lagerrohres mit an.

Eine im Außenmantel des Lagerrohres angeordnete, in axialer Rich­ rung verlaufende Nut, kann bereits beim Herstellen des einstücki­ gen Lagerrohr - Flansch - Gehäuse - Teiles eingebracht werden. Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 2 einen Halbschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung.

Fig. 3 Einzelheit, teilweise geschnitten und vergrößert, im erfindungsgemäßen Elektromotor,

Fig. 4 eine Ansicht der Einzelheit gemäß Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Federelement und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Feder­ elements.

Fig. 1 zeigt einen Elektromotor mit einem topfförmigen Außen­ rotor 1, an dessen zylindrischer Innenwand ein Permanentmag­ net 2 befestigt ist. Ein Flansch 3 ist einstückig mit einem Lagerrohr 4, beispielsweise als Kunststoff - Spritzgußteil, ausgebildet. Auch Leichtmetalllegierungen, Zink und andere Werkstoffe sind für die Herstellung eines solchen Teiles (3 + 4) geeignet.

Eine Welle 5 ist in Lagern 6, 7, beispielsweise Kugellagern, gelagert und drehfest mit dem Außenrotor 1 verbunden. Ein Stator 8 ist mit Schiebesitz auf dem Außenmantel 9 des Lagerrohres 4 aufgebracht. Der Stator 8 enthält endscheibenseitige Stehbolzen 10, auf denen eine ringförmige Leiterplatte 11, die die Kommu­ tierungselektronik und die Rotorstellungssensoren aufweist, mit Bauteilen 12 angeordnet ist. Aus Platz­ gründen befindet sich die Leiterplatte 11 auf der Seite des Stators 8, die zum Flansch 3 zeigt. Mit seiner flanschseitigen Endscheibe 13 liegt der Stator 8 in axialer Richtung an einer orthogonalen Anschlagfläche 14 an. Diese Anschlagfläche 14 entsteht beim Überdrehen des Außenmantels 9 des Lagerrohres 4. Am anderen axialen Ende des Lagerrohres 4 wird in einer Auf­ spannung eine Nut 15 in den Außenmantel 9 gedreht, deren Breite und Tiefe dem Durchmesser (bzw. Querschnitt) des Drahtes eines Federelementes 16 entspricht. Das Federelement 16 ist als Schraubenfeder ausgebildet, die an einem axialen Ende eine angelegte Windung 17 aufweist, die gleichzeitig als Sprengring zur toleranzausgleichenden axialen Festlegung des Stators 8 dient. Am anderen Ende der Schraubenfeder ist das Ende 18 des Federdrahtes in axialer Richtung abgekröpft.

In Fig. 2 ist ein Axial-Ventilator 20 mit einem Gehäuse 21 gestellt. Dieses Gehäuse 21 ist mit Verbindungs einem Flansch 23 und einem Lagerrohr 24, beispielsweise als Kunststoff-Spritzgußteil oder Druckgußteil, einstückig aus­ gebildet. Der koaxiale Antriebsmotor des Ventilators 20 ent­ spricht dem in Fig. 1 beschriebenen. Lediglich auf seinem Außen­ rotor 1 ist ein Laufrad 25 befestigt.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit an einem Ende 30 des Lagerrohres 4, 24. Im Außenmantel 9 des Lagerrohres 4, 24 ist eine axial verlaufende Nut 31 angeord­ net, die am Ende 30 des Lagerrohres beginnt und sich so weit in den Bereich des Statorblechpaketes 32 hinein erstreckt, daß das abgekröpfte Ende 18 der Feder 16 axial nicht begrenzt wird. Diese Nut 31 ist ohne nennenswerte Kosten bei der Her­ stellung einbringbar. Die Breite der Nut 31 ist dem Querschnitt des Drahtes der Feder 16 angepaßt.

Die in Fig. 4 dargestellte Ansicht dient lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung. Hierin ist die Funktion des ab­ gekröpften Endes 18 als Verdrehsicherung in der Nut 31 im Lagerrohr 4, 24 einerseits und der Ausnehmung 34 im Stator­ blechpaket andererseits zu erkennen.

In Fig. 5 und 6 ist die Feder 16 als Einzelteil vergrößert dargestellt. Die Feder 16 ist schraubenförmig verzugsweise aus Federstahldraht mit kreisförmigem Querschnitt und leicht konisch gewickelt. Die eine Endwindung ist im wesentlichen rechtwinklig zur Achse angelegt und so angeschliffen, daß eine ebene Fläche entsteht, die an einer ebenfalls rechwinklig zur Achse angeordneten Fläche 33 der Nut 15 anliegt. Der innere Durchmesser, dargestellt als Doppelpfeil 35, der Endwindung 17 ist so bemessen, daß er wie ein Sprengring wirkt. Dadurch wird nicht nur der Sprengring bzw. Sicherungsring für die axiale Sicherung des Statorblechpaketes 32 eingespart, sondern auch noch ein axialer Toleranzausgleich erzielt. Die andere Endwindung ist auch rechtwinklig angelegt und enthält noch das bereits beschriebene abgekröpfte Ende 18, das einerseits in eine Aus­ nehmung 34 des Statorblechpaketes 32 und andererseits in die Nut 31 ragt und damit die radiale Verdrehsicherung des Stators 8 gegenüber dem Lagerrohr 4, 24 bildet. Der durch einen Doppel­ pfeil 36 angedeutete innere Durchmesser der anderen Endwindung 37 der Feder 16 ist zweckmäßigerweise größer als der der Endwindung 17, da diese Windung 37 nur gegen das Statorblech­ paket 32 mit axialem Druck anliegen soll.

Die Schraubenfeder 16 erfüllt drei Funktionen:

• 1. Verspannung
• 2. axiale Sicherung und
• 3. Verdrehsicherung des Stators.

Die Montage des Stators 8 auf das Lagerrohr 4, 24 erfolgt über einen aufs Lagerrohr aufgesetzten Konus als innere Führungs­ hilfe und einem axial drückenden Hohlstempel, bis die Endwindung 17 der Feder 16 in die Nut 15 eingerastet, d. h. einerseits an der Fläche 33 und andererseits am Statorblechpaket 32 anliegt, wobei das abgekröpfte Ende 18 entlang der Nut 31 in die Aus­ nehmung 34 geführt wird. Noch wichtiger ist die erfindungs­ gemäße Befestigung des Stators für die Demontage des Stators. Man benötigt nur einen stiftförmigen Gegenstand (z. B. Reiß­ nadel), mit dem man in die axiale Nut 31 stirnseitig eingreift und die Endwindung 17 ("Sprengringwindung") aus der Nut 15 heraushebt. Nun kann der Stator einfach vom Außenmantel 9 des Lagerrohres 4, 24 abgenommen werden. Damit ist die Leiter­ platte für Reparaturen zugänglich. Die erneute Montage des Stators erfolgt in der oben beschriebenen ebenfalls wenig zeitaufwendigen Weise.

Die Erfindung läßt sich auch mit einem anderen Federelement als mit einer Schraubenfeder, z. B. mittels einer als Tellerfeder oder als Blattfeder ausgebildeten Flachfeder, verwirklichen.

Claims (15)

1. Elektromotor mit einem Außenrotor, insbesondere kollektor­ loser Gleichstrommotor, der einen Stator und eine Leiter­ platte, die über Befestigungsmittel an einer Stirnseite des Stators, insbesondere an der offenen Seite des glockenförmi­ gen Außenrotors gehalten ist, aufweist und mit einem Lager­ tragteil, das mit einem Befestigungsflansch verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stator (8) mit Schiebesitz auf dem Außenmantel (9) des Lagertrageteils (4, 24) aufgebracht und mittels eines Federelements axial und gegen Verdrehung ge­ sichert ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stator (8) mit Schiebesitz auf dem Außenmantel (9) des Lagerteiles (4, 24) aufgebracht und mittels eines Federelementes sowohl axial federnd auf Anschlag als auch formschlüssig gegen Verdrehung gesichert ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement als Schraubenfeder (16) ausgebildet ist, deren Endwindungen (17, 37) unterschiedliche Durchmesser ausweisen, wobei die eine Endwindung (17) recht­ winklig zur Achse angelegt ist und die andere Endwindung (37) ein in axialer Richtung abgekröpftes Ende (18) aufweist.

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (9) des angespritzten Lagerrohres (4, 24) an einem Ende (30) eine um­ laufende Nut (15) und gegenüberliegend an der Flanschinnen­ seite eine Anschlagfläche (14) aufweist.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Lager­ rohrs im axialen Endbereich, der dem Flansch (4) gegenüber­ liegt, eine axial verlaufende Nut (31) enthält.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axial verlaufende Nut an einem axialen Ende (30) beginnt und sich koaxial bis in den axialen Bereich des Statorblechpakets (32) erstreckt.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innebohrungswand des Statorpaketes eine koaxiale in axialer Richtung verlaufende Ausnehmung (34) enthält, deren Länge und Breite größer ist als das abge­ kröpfte Ende (18) der Feder (16).

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als koaxialer Antriebsmotor in einem Ventilator (20), dessen Außengehäuse (21), Flansch (23) und Lagerrohr (24) einstückig hergestellt sind, eingebaut ist.

9. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine Endwindung (17) einen Innendurchmesser aufweist, der gleich oder kleiner ist als der der Nut (15).

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endwindung (17) bis nahezu zum halben Drahtquerschnitt angeschliffen ist.

11. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federelement zwischen Lagertragteil und Stator eine axiale Kraft ausübt.

12. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbe­ sondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Flachfeder ausgebildetes Federelement an mindestens einer ersten Stelle zur Befestigung bzw. umfangsmäßigen Verra­ stung mit dem Stator (resp. Lagertragteil) und an mindestens einer zweiten Stelle zur Befestigung bzw. umfangsmäßigen Verra­ stung mit den Lagertragteil (resp. Stator) ausgebildet ist.

13. Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flachfeder als ringförmiges, federndes Stanz­ biegeteil (sog. Tellerfeder) koaxial zur Rotationsachse angeord­ net ausgebildet ist.

14. Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flachfeder als längliche Blattfeder ausgebildet ist und die erste und zweite Stelle je einen Endbereich der Blatt­ feder bedeuten.

15. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Befestigungsflansch im wesentlichen flächig und senkrecht zum Lagertragteil erstreckt