DE3810199A1 - Elektro-kleinmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektro-Kleinmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Gleichstrom-Außenläufermotoren dieser Art bestehen der Rückschlußkörper und der Nabenkörper, mit welchem die Läuferglocke auf der Motorwelle be­ festigt wird, aus zwei separaten Teilen, nämlich aus einem Flanschteil, der den Niet­ ansatz zur Aufnahme des Mantelkörpers und eine Nabe zur Auf­ nahme der Motorwelle aufweist, und aus einem ferromagnetischen zylindrischen Ringkörper, der auf eine zylindrische Mantel­ fläche des Nabenkörpers aufgepreßt ist.

Abgesehen davon, daß das Zusammenfügen dieser beiden Körper einen bsonderen Arbeitsgang und somit zusätzliche Kosten erfor­ dert, sind die Fehlerquellen bezüglich der Rundlaufungenauig­ keiten bei derart zusammengesetzten Teilen relativ häufig, so daß diesbezügliche Nacharbeiten unvermeidlich sind.

Es ist auch bereits ein Elektro-Kleinmotor bekannt (DE-GM 80 05 561), bei dem innerhalb und außerhalb eines ringförmigen Stators, der mit einer Ringwicklung versehen ist, ringsegmentförmige Permanentmagnete angeordnet sind, wobei die inneren Permanentma­ gnete auf dem Außenmantel eines inneren, als Rückschlußkörper dienenden Ringkörpers angeordnet sind, während die äußeren Permanentmagnete an der inneren Mantelfläche eines äußeren ebenfalls als Rückschlußkörper dienenden zylindrischen Ringkörpers befestigt sind. Die Magnete und die Ringkörper sind jeweils konzentrisch zueinander angeordnet und an einem gemeinsamen Nabenkörper, der die Motorwelle trägt, befestigt. Dabei bestehen die als Ringkörper ausgebildeten Rückschlußkörper sowohl des Läufers als auch des Stators jeweils aus Weicheisen, während der scheibenförmige Nabenkörper aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist.

Auch bei diesem Elektromotor ist das Zusammenfügen der Teile, die insgesamt den Läufer bilden, sehr kostenaufwendig. Außerdem können Rundlauffehler, die bei dem Zusammenfügen mehrerer Teile unvermeidbar sind, nur durch Nachdrehen beseitigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro-Kleinmotor der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die vorgenannten Nachteile entfallen und der Läufer mit den Rückschlußkörpern mit weniger Arbeitsgängen und größerer Genauigkeit auf einfachere Weise hergestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Nabenkörper und die Ringkörper des Läufers einstückig aus einem weichmagnetischen, gesinterten Formkörper bestehen.

Es wird dabei zwar in Kauf genommen, daß die magnetischen Eigenschaften des Rückschlußkörpers nicht ganz so gut sind, wie sie bei einem aus Weicheisen bestehenden Ringkörper sein können. Dieser verhältnismäßig geringe Nachteil wird aber bei weitem aufgewogen durch die wesentlich geringeren Herstellko­ sten und auch durch die höhere Rundlaufgenauigkeit, die ohne Nacharbeit erzielbar ist.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 kann ein Luftspalt zwischen den inneren Stirnflächen der Permanent­ magnete und der Innenfläche der Stirnwand des Läufers erzeugt bzw. eine planebene Anlage für die Permanentmagnete geschaffen werden.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 kann das Auswuchten erleichtert werden, in dem die Senkungen als Zentrierung für anzusetzende Spiralbohrer dienen.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der Formkörper gemäß Anspruch 6 aus einem Sintermaterial mit einer Rostschutzimprägnierung besteht, durch welche Korrosionserscheinungen vermieden werden können.

Durch radiale Magnetisierung eines der Ringkörper (innerer oder äußerer) im luftspaltseitigen Bereich und eventuell zusätzliche tangentiale Magnetisierung im luftspaltabseitigen Bereich kann dieser gleichzeitig Permanentmagnet und Rückschlußkörper sein. Diese weitere Vereinfachung kommt insbesondere bei Motoren mit kleineren Durchmessern zum Tragen.

Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Läufer eines Elektro-Kleinmotors der eingangs genannten Art im Schnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Elektro-Kleinmotors der eingangs genannten Art im Schnitt und

Fig. 3 den Läufer des in Fig. 2 dargestellten Motors als Einzelteil im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein Läufer eines erfindungsgemäßen Elektro-Klein­ motors dargestellt, der aus einem Formkörper 30/1 besteht, welcher nicht nur einen Nabenteil 13 und einen inneren Ring­ körper 9 sondern auch einen äußeren Ringkörper 5 mit umfaßt und einstückig aus einem weichmagnetischen Sintermaterial her­ gestellt ist. An der Innenfläche des äußeren Ringkörpers 5 sind Permanentmagnete 7 und 8, die auch als Ringmagnete ausge­ bildet sein können oder aus magnetischen Gummiplatten bestehen können, angeordnet. Aus Materialersparnisgründen hat der Form­ körper 30/1 insbesondere im Bereich eines Nabenansatzes 25 eine zylindrische Ausnehmung 24/1. In einem ringförmigen, etwas schräg verlaufenden Ringwandbereich 6/1 sind auf der Innenseite vorspringende warzenartige Noppen 27 angeordnet, an denen die Permanentmagnete 7 und 8 eben anliegen, während im selben Be­ reich auf der Außenseite konische Senkungen 28 als Auswucht­ senkungen angeordnet sind.

In Fig. 2 ist auf der rechten Hälfte der Zeichnung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektro-Kleinmotors 31 dargestellt. Dabei sind ein äußerer und ein innerer, als Rückschlußkörper dienender Ringkörper 35 und 39 sowie der Na­ benkörper 13 als einstückiger Formkörper 30/2 aus einem weich­ magnetischen Sintermaterial hergestellt. Dieser Formkörper 30/2 bildet mit einem Permanentmagneten 38, der auf der äußeren Mantelfläche des inneren Ringkörpers 39 befestigt ist, zwei Luftspalte 10 und 11. In diesen Luftspalten 10 und 11 ist eine aus Backlackdraht gebildete, eisenlose Statorspule 12/1 fest­ stehend angeordnet, die in einem Ringflansch 18/1 befestigt ist. Dieser Ringflansch 18/1 sitzt konzentrisch zur Motorachse 40 und konzentrisch zu den Ringkörpern 35 und 39, sowie zu den Luftspalten 10 und 11 auf einem zylindrischen Teil 19 einer La­ gernabe 20 eines Gestellringes 21/1 angeordnet.

Der Formkörper 30/2 ist mittels einer Drehkupplung 41 mit einer Motorwelle 15 drehsicher verbunden. Die Motorwelle 15 ist mittels Kugellagern 22 und 23 in der Lagernabe 20 des Gestell­ ringes 21/1 drehbar gelagert. Eine auf dem Nabenansatz 25 ange­ ordnete Druckfeder 26 sorgt für den axialen Spielausgleich des Formkörpers 30/2 auf der Motorwelle 15. Eine konische Ringnut 24 dient auch hier der Materialersparnis wie beim Formkörper 30/1 die zylindrische Ausnehmung 24/1. Desgleichen weist der Nabenkörper 13 eine zu einer äußeren Mantelfläche 42 des Ring­ körpers 39 konzentrische Bohrung 14 auf, die das Ende der Motor­ welle 15 aufnimmt. Auf der oberen Stirnseite weist der Form­ körper 30/2 in Umfangsnähe gleichmäßig verteilt angeordnete Senkungen 43 auf, die zum Umwuchtausgleich dienen.

In Fig. 2 zeigt die linke Hälfte der Zeichnung eine vorteil­ hafte Variante des Läufers. Dabei ist ein Permanentmagnet 37 relativ dickwandig in radialer Richtung, und zwar ohne speziel­ les weichmagnetisches Rückschlußteil, wie auf der rechten Seite mit 39 beziffert. Man kann darauf verzichten, wenn man diesen Permanentmagneten 37 im Luftspaltbereich radial und im Joch­ bereich tangential entsprechend dem magnetischen Kreis magneti­ siert. Aber auch wenn die spezielle tangentiale Magnetisierung im Jochbereich unterbleibt, genügt es eventuell wegen der ge­ krümmten hohlzylindrischen Innenfläche des Permanentmagneten 37, daß der magnetische Widerstand im Innenjoch, also radial innen an diesem Permanentmagneten, relativ klein ist. Je weniger Pole der Motor hat und je kleiner dieser Innendurchmesser ist, um so eher ist es möglich, auf ein separates Rückschlußblech zu ver­ zichten. Das hängt natürlich auch mit den Werkstoffeigenschaften des Permanentmagneten selbst noch zusammen.

Die linke Hälfte der Fig. 2 zeigt also ein einstückiges Naben­ teil, bei dem der äußere Ringkörper einstückig mit dem Nabenteil ist, auf dieses Nabenteil wird an einer Schulter 45 der Perma­ nentmagnet 37 eingesetzt und rotiert innerhalb der stehenden, vorzugsweise eisenlosen, Ringwicklung 12/1, während radial außer­ halb des Luftspalts, also radial außerhalb der Ringwicklung 12/1, nur der weichmagnetische Teil, rechts mit 35 beziffert, rotiert.

Der Formkörper 30/1, 30/2 besteht vorzugsweise aus einem Sinter­ material, welches mit eine Rostschutzimprägnierung versehen und somit gegen Korrosion geschützt ist.

Der oben beschriebene Formkörper 30/1; 30/2 kann auch nach ei­ nem anderen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise nach dem Fließpreßverfahren.

Claims (7)

1. Elektro-Kleinmotor mit Außenläufer, insbesondere kollektor­ loser Gleichstrommotor, bei dem der Läufer zwei ferromagne­ tische, zylindrische, zueinander konzentrisch angeordnete Ringkörper aufweist, wobei an der Außenmantelfläche des inneren Ringkörpers und/oder an der inneren Mantelfläche des äußeren Ringkörpers Permanentmagnetpole angeordnet sind, die mit dem gegenüberliegenden Ringkörper jeweils einen zylindrischen Ringspalt bilden, in dem eine hohlzylindrische Statorwicklung untergebracht ist und bei dem die Ringkörper des Läufers durch einen Nabenkörper mit der Motorwelle ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide als magnetische Rückschlußkörper dienende weichmagnetische Ringkörper (5, 9; 35, 39) des Läufers mit dem Nabenkörper (13) einen einstückigen gesinterten Formkörper (30/1) bilden, wobei auf der inneren Mantelfläche des äußeren Ringkörpers (5) die Permanentmagnete (7, 8) angeordnet sind.

2. Elektro-Kleinmotor mit Außenläufer, insbesondere kollektor­ loser Gleichstrommotor, bei dem der Läufer zwei ferromagne­ tische, zylindrische, zueinander konzentrisch angeordnete Ringkörper aufweist, wobei an der Außenmantelfläche des inneren Ringkörpers und/oder an der inneren Mantelfläche des äußeren Ringkörpers Permanentmagnetpole angeordnet sind, die mit dem gegenüberliegenden Ringkörper jeweils einen zylindrischen Ringspalt bilden, in dem eine hohlzylindrische Statorwicklung untergebracht ist und bei dem die Ringkörper des Läufers durch einen Nabenkörper mit der Motorwelle ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der den äußeren Ringkörper (35), den inneren Ringkörper (39) und den Nabenkörper (13) bildende gesinterte Formkörper (30/2) auf der äußeren, zylindrischen Mantelfläche (42; 45) des inneren Ringkörpers (39) den Permanentmagneten (38) trägt.

3. Elektro-Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formkörper (30/2) im Bereich zwischen dem Außendurchmesser des Nabenansatzes (25) und dem Innendurchmesser des äußeren Ringkörpers (35) eine ring­ förmige Schulter (45) aufweist, vorzugsweise mit zylindri­ scher Außenfläche, an der ein Permanentmagnet (37) befestigt ist.

4. Elektro-Kleinmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (30/1, 30/2) auf seiner Stirnfläche in Umfangsnähe mit mehreren Senkungen (28, 43) versehen ist.

5. Elektro-Kleinmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des die beiden Ringkörper (5 und 9) miteinander verbindenden, ringförmigen Stirnwandabschnittes (6/1) im Bereich der Per­ manentmagnete (7, 8) eine Vielzahl von warzenartigen, mit ebenen Anschlagflächen versehenen Vorsprüngen (27) aufweist.

6. Elektro-Kleinmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (30, 30/1, 30/2) aus einem Sintermaterial mit einer Rost­ schutzimprägnierung besteht.

7. Elektro-Kleinmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ring­ körper durch radiale Magnetisierung im luftspaltnahen Be­ reich, Permanentmagnet und Rückschlußkörper, insbesondere durch tangentiale Magnetisierung in der luftspaltabseitigen Schicht, gleichzeitig ist.