DE3842588A1

DE3842588A1 - Kollektorloser aussenlaeufermotor mit halbleiter-kuehlungsanordnung

Info

Publication number: DE3842588A1
Application number: DE3842588A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Reinhardt; Franz Jakob; Rudolf Rebenstrost; Dieter Best
Original assignee: Ebm Elektrobau Mulfingen & Co 7119 Mulfingen De GmbH; Elektrobau Mulfingen and Co EBM GmbH
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 1988-12-17
Filing date: 1988-12-17
Publication date: 1990-06-21
Also published as: GB8928520D0; FR2642582B1; GB2227891A; FR2642582A1; DE3842588C2; GB2227891B; US5049769A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrom-Außenläufermotor, bestehend aus einem an einem Motorflansch befestigten Stator mit Statorwicklungen, einem den Stator auf seiner dem Motorflansch abgekehrten Seite umschließenden Außenläufer sowie einer elektronischen, die Statorwicklungen ansteuernden Schaltungsanordnung mit einer flanschseitig dem Stator zugekehrt angeordneten, elektro nische Bauelemente tragenden Leiterplatte sowie mit an der Leiterplatte elektrisch angeschlossenen, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Motorflansch angeordneten Leistungshalb leitern.

Bei kollektorlosen Gleichstrommotoren wird eine Kommutierung der Statorwicklungsströme von Leistungshalbleitern, z.B. Leistungstransistoren, vorgenommen. Dieser Kommutierungs vorgang, d.h. das Ein- und Ausschalten der Leistungshalb leiter, wird durch mindestens ein Hall-IC gesteuert, das die jeweilige Winkelstellung des Läufers erfaßt. Insbeson dere bei Motoren mittlerer bis höherer Leistung entsteht in den Leistungshalbleitern eine verlustleistungsbedingte Wärme, so daß die Leistungshalbleiter gekühlt werden müssen, um deren Zerstörung bei einer zu großen Wärmeentwicklung zu vermeiden.

Aus der DE-PS 34 39 665 ist ein gattungsgemäßer Motor bekannt, bei dem die Leistungshalbleiter zum Zwecke der Kühlung in wärmeleitendem Kontakt mit dem Motorflansch an dessen Außenseite befestigt sind. Die die übrigen elektro nischen Bauelemente tragende Leiterplatte ist mit einer zentrischen Öffnung auf das freie Ende eines Stirn isolationsschaftes des Stators axial aufgeschoben und dort verdrehfest gehaltert. Die außen an dem Motorflansch befestigten Leistungshalbleiter sind über Anschlußleitungen elektrisch an der Leiterplatte angeschlossen, wobei sich die Anschlußleitungen durch jeweils eine Öffnung des Motor flansches erstrecken. Diese Ausgestaltung gewährleistet zwar eine sehr gute Kühlung der Leistungshalbleiter, da der Motorflansch in unmittelbarem Kontakt mit der Außenluft steht und die aufgenommene Wärme an diese abführen kann. Allerdings tritt hier der Nachteil einer umständlichen Montage des Motors auf, da die an der Leiterplatte ange schlossenen Leistungshalbleiter bei der Montage des Motor flansches jeweils einzeln durch die Öffnungen des Flansches geführt und dann befestigt werden müssen. Je nach Motor art können aber mehrere, beispielsweise sieben zu kühlende Leistungshalbleiter vorhanden sein, so daß die Montage sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Weiterhin ist von Nachteil, daß bei Störungen in der Schaltungsanordnung die Leiterplatte nur sehr schwer ausgetauscht werden kann, da es einerseits hierzu erforderlich ist, den Motorflansch und damit alle Leistungshalbleiter zu demontieren, und da andererseits die Leiterplatte an dem Stirnisolationsschaft durch Verstemmen nahezu unlösbar befestigt ist, so daß bei der Demontage die Gefahr der Zerstörung der Leiterplatte und/oder des Stirnisolationsschaftes besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Motor der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß seine Montage sowie auch ein nachträglicher Austausch von Teilen insbeson dere der Schaltungsanordnung auf vereinfachte Weise möglich sind.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Leistungshalbleiter mittelbar über einen ringscheibenförmi gen Kühlkörper mit dem Motorflansch wärmeleitend verbunden sind, wobei der Kühlkörper mit der Leiterplatte und einem die Leiterplatte halternden Trägerelement eine vormontierte Baugruppe bildet.

Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die erfindungs gemäß vormontierte Baugruppe über den bereits die Leistungs halbleiter tragenden Kühlkörper an dem Motorflansch befestigt werden, was im Vergleich zu der Einzelmontage jedes Leistungshalbleiters viel einfacher und schneller durchführbar ist. Die Halterung der Leiterplatte erfolgt erfindungsgemäß über das Trägerelement, so daß auch ein Austausch der Leiterplatte durch Entnahme der gesamten Bau gruppe vereinfacht ist. Dabei ist vorteilhafterweise durch die mittelbare Anlage der Leistungshalbleiter über den Kühlkörper an dem Motorflansch dennoch eine sehr gute Wärme abfuhr gewährleistet, da - wie eingangs bereits erwähnt - der Motorflansch in unmittelbarem Kontakt mit der Außenluft steht und die aufgenommene Wärme an diese abführen kann. Dabei bietet der Motorflansch eine hinreichend große Wärmeaufnahmekapazität, um eine ausreichende Kühlung der Leistungshalbleiter zu gewährleisten. Außerdem braucht der Motorflansch im wesentlichen nur die Kühlung der Leistungs halbleiter zu übernehmen, da er beispielsweise durch die Statorwicklung oder andere Wärmequellen kaum aufgeheizt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Aus der DE-AS 21 46 893 ist zwar bereits ein kollektorloser Gleichstrommotor mit einer vormontierten, aus Leiterplatte, Kühlkörper und Trägerelement bestehenden Baugruppe bekannt, allerdings handelt es sich bei diesem bekannten Motor um einen Innenläufermotor, bei dem das scheibenförmig ausgebil dete Trägerelement an einem äußeren Motorgehäuse befestigt ist. An Ansätzen dieser Trägerscheibe sind in einer dem Motor zugekehrten Anordnung über Kühlkörper Leistungshalb leiter gehaltert. Ferner ist an den Ansätzen der Träger scheibe die Leiterplatte, jedoch in einer dem Motor abge kehrten Anordnung, befestigt. Hierbei ist von Nachteil, daß alle elektronischen Bauteile, insbesondere auch die Leistungshalbleiter mit ihren Kühlkörpern, dem Motor zuge kehrt sind, weshalb eine schlechte Wärmeableitung gegeben ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor längs der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Motorflansch-Seite des erfindungsgemäßen Motors in Pfeilrichtung II gemäß Fig. 1 mit teilweise weggeschnittetenem Motorflansch,

Fig. 3 eine Draufsicht aus Richtung der Flanschseite auf die aus Kühlkörper, Trägerelement und Leiterplatte bestehende, vormontierte Baugruppe,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Baugruppe längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Außenseite des Motorflan sches in Pfeilrichtung V gemäß Fig. 6,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Motorflansch längs der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht auf die Innenseite des Motorflansches in Pfeilrichtung VII gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht des Kühlkörpers,

Fig. 9 eine Draufsicht eines zwischen den Leistungshalb leitern und dem Kühlkörper angeordneten, wärmelei tenden, elektrisch isolierenden Folienzuschnittes,

Fig. 10 eine Draufsicht der Leiterplatte,

Fig. 11 eine Ansicht des Trägerelementes in Pfeilrichtung XI gemäß Fig. 13,

Fig. 12 eine Ansicht des Trägerelementes in Pfeilrichtung XII gemäß Fig. 13 und

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht ein erfindungsgemäßer, kollektor loser Gleichstrom-Außenläufermotor 2 aus einem an einem scheibenförmigen Motorflansch 4 befestigten Stator 6 mit einem Statorblechpaket 8 und in Nuten 10 des Blechpaketes 8 angeordneten Statorwicklungen 12, einem den Stator 6 auf seiner dem Motorflansch 4 abgekehrten Seite glockenförmig umschließenden, in nicht dargestellten Lagerelementen über eine ebenfalls nicht dargestellte Läuferwelle drehbar gela gerten Außenläufer 14, der nur in Fig. 1 teilweise darge stellt ist und innenseitig einen das Statorblechpaket 8 um schließenden, ringförmigen Permanentmagnet 16 trägt, sowie aus einer elektronischen, den Stator 6 bzw. die Stator wicklungen 12 zur Kommutierung und/oder Drehzahlregelung ansteuernden Schaltungsanordnung 18. Diese Schaltungs anordnung 18 besitzt eine flanschseitig dem Stator 6 zugekehrt angeordnete, sich senkrecht zur Motor-Längsachse 20 erstreckende und elektronische Bauelemente 22, wie sie außer in Fig. 1 auch in Fig. 4 angedeutet sind, tragende Leiterplatte 24 sowie weiterhin mehrere an der Leiterplatte 24 über Anschlüsse 26 elektrisch angeschlossene Leistungs halbleiter 28, beispielsweise Transistoren oder sonstige elektronische Schaltelemente. Die elektronischen Bauelemen te 22 sind im wesentlichen alle auf der dem Motorflansch 4 zugekehrten Seite der Leiterplatte 24 angeordnet. Auf der anderen, dem Stator 6 zugekehrten Seite der Leiterplatte 24 ist jedoch mindestens ein Hall-Element 30 angeordnet, welches derart über seine Anschlüsse 31 an der Leiterplatte 24 angeschlossen ist, daß es in axialer Richtung bis in den Bereich des Permanentmagneten 16 des Läufers 14 hineinragt und dabei in umfänglicher Richtung an einer definierten Stelle des Umfanges des Motors 2 angeordnet ist. Das Hall- Element 30 kann hierdurch die jeweilige Drehwinkelstellung des Läufers 14 anhand der jeweiligen Magnetisierung erfas sen, wodurch über die Schaltungsanordnung 18 und die Leistungshalbleiter 28 die Kommutierung der Statorwicklungen 12 erfolgt. Die Statorwicklungen 12 besitzen Wicklungs drahtenden 32, die zu der Leiterplatte 24 geführt und dort elektrisch angeschlossen sind.

ln eine zentrische Öffnung des Statorblechpaketes 8 ist ein Lagertragrohr 34 eingepreßt, welches die nicht dargestellten Lagerelemente zur Drehlagerung des Außenläufers 14 aufnimmt. Ein sich über den Stator 6 nach außen in Richtung des Motor flansches 4 erstreckendes Montageende 36 des Lagertragrohrs 34 ist stirnseitig mit dem Motorflansch 4 verbunden, insbe sondere verschraubt, wie dies weiter unten noch näher be schrieben wird. Auf diese Weise ist der Stator 6 folglich über das Lagertragrohr 34 an dem Motorflansch 4 befestigt. Der Motorflansch 4 besitzt eine zentrische Öffnung 38, durch die hindurch ein Lagerelement in das Lagertragrohr 34 eingesetzt werden kann. Diese zentrische Öffnung 38 ist mit einem nicht dargestellten Lagerdeckel verschließbar.

Erfindungsgemäß sind die Leistungshalbleiter 28 mittelbar über einen ringscheibenförmigen Kühlkörper 40 mit dem Motorflansch 4 wärmeleitend verbunden, wobei der Kühlkörper 40 mit der Leiterplatte 24 und einem die Leiterplatte 24 halternden Trägerelement 42 eine vormontierte Baugruppe 44 bildet.

Diese vormontierte Baugruppe 44 ist in den Fig. 3 und 4 vergrößert dargestellt. Hieraus ist zu erkennen, daß die Leistungshalbleiter 28 auf der dem Motorflansch 4 abge kehrten und der Leiterplatte 24 zugekehrten Seite des Kühl körpers 40 auf diesem in wärmeleitendem Kontakt aufliegend befestigt sind, und daß der Kühlkörper 40 auf der dem Stator 6 zugekehrten Innenseite 46 (siehe auch Fig. 1 und 6) des Motorflansches 4 in wärmeleitendem Kontakt aufliegend mit diesem verbunden, insbesondere verschraubt ist. Dabei ist das Trägerelement 42 als Abstandhalter zwischen dem Kühl körper 40 und der zu diesem parallel angeordneten Leiter platte 24 angeordnet, wobei durch das Trägerelement 42 ein lichter Abstand zwischen dem Kühlkörper 40 und der Leiter platte 24 gewährleistet ist, der für die Unterbringung der elektronischen Bauelemente 22 ausreichend groß ist (siehe auch Fig. 4).

Vorzugsweise liegen die Leistungshalbleiter 28 mittelbar über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende, vorzugs weise aus einem kreisringförmigen Folienzuschnitt 48 (siehe auch Fig. 9) bestehende Schicht auf dem Kühlkörper 40 auf. Hierdurch sind vorteilhafterweise die Leistungshalbleiter 28 gegeneinander isoliert, aber dennoch in gut wärmeleiten dem Kontakt auf dem Kühlkörper 40 angeordnet.

Der ringscheibenförmige Kühlkörper 40, der in Fig. 8 in Draufsicht dargestellt ist, besitzt eine zentrische, vor zugsweise kreisförmige Öffnung 50 mit einem Durchmesser D 1. Dieser Durchmesser entspricht etwa dem Durchmesser eines Kreises, der eine beispielsweise dreieckförmige, auf der Innenseite 46 des Motorflansches 4 gebildete Erhebung 52 (Fig. 6 und 7) umschreibt. Ferner entspricht auch die Dicke des Kühlkörpers 40 mit vorzugsweise etwa 1,5 bis 3 mm etwa der Höhe der Erhebung 52 des Motorflansches 4. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Kühlkörper 40 an dem Motorflansch 4 zentrisch positioniert gehalten, wobei sich Befestigungsschrauben 54 (Fig. 1 und 2) durch Löcher 56 des Motorflansches 4 (Fig. 5 bis 7) in Gewindebohrungen 58 des Kühlkörpers 40 (Fig. 8) erstrecken. Ferner besitzt der Motorflansch 4 auf der Innenseite 46 mehrere über die Fläche verteilt angeordnete Positionierungsansätze 60 (Fig. 6 und 7), die in Löcher bzw. Ausnehmungen 62 (Fig. 8) des Kühlkörpers 40 eingreifen. Durch eine spezielle Anordnung dieser Positionierungsansätze 60 und Löcher bzw. Ausneh mungen 62 wird erreicht, daß der Kühlkörper 40 nur in einer ganz bestimmten, relativen Drehstellung mit dem Motor flansch 4 verbunden werden kann, was für die in Umfangs richtung ausgerichtete Anordnung des Hall-Elementes bzw. der Hall-Elemente 30 von Bedeutung ist.

Gemäß Fig. 11 bis 13 weist das Trägerelement 42 erfindungs gemäß einen Ringteil 64 auf, der unter Zwischenlage von Befestigungslaschen 66 der Leistungshalbleiter 28 mit dem Kühlkörper 40 verbunden, insbesondere verschraubt ist (siehe auch Fig. 4). Für diese Verschraubung besitzt der Ringteil 64 des Trägerelementes 42 auf seiner dem Kühlkörper 40 abge kehrten Seite im Bereich jedes Leistungshalbleiters 28 eine kraft- und/oder formschlüssig in einer Halteaufnahme 68 gehalterte Schraubmutter 70 (siehe Fig. 4). Dabei erstreckt sich jeweils eine Schraube 72 von der Flanschseite her durch ein Loch 74 des Kühlkörpers 40 (Fig. 8), durch ein Loch 76 des wärmeleitenden Folienzuschnittes 48 (Fig. 9), ein nicht bezeichnetes Loch der Befestigungslasche 66 des jeweiligen Leistungshalbleiters 28 sowie durch ein Loch 78 des Ring teils 64 des Trägerelementes 42 hindurch in ein Innengewinde der Schraubmutter 70 (Fig. 4 und 11-13). Dabei liegen die Köpfe der Schrauben 72 auf der dem Motorflansch 4 zugekehr ten Oberfläche des Kühlkörpers 40 auf. Der Motorflansch 4 besitzt daher gemäß Fig. 7 auf der Innenseite 46 Aufnahme vertiefungen 80 (Sacklöcher) zur Aufnahme der Schraubenköpfe der Schrauben 72, so daß der Kühlkörper 40 auf der Innen seite 46 des Motorflansches 4 zur Auflage kommen kann, ohne daß die Schrauben 72 stören würden.

Es ist weiterhin vorteihaft, wenn der Ringteil 64 des Trägerelementes 42 auf seiner dem Kühlkörper 40 zugekehrten Seite im Bereich jeder Schraubmutter-Halteaufnahme 68 einen mit dieser fluchtenden, röhrchenförmigen, das Schrauben- Loch 78 umschließenden Ansatz 82 aufweist. Diese röhrchen förmigen Ansätze 82 erstrecken sich durch die Löcher der Halbleiter-Befestigungslaschen 66 und durch die Löcher 76 des wärmeleitenden Folienzuschnittes 48 hindurch in die Löcher 74 des Kühlkörpers 40 hinein, und zwar bis maximal in den Bereich der an dem Motorflansch 4 anliegenden Ober fläche des Kühlkörpers 40 (Fig. 4). Durch die röhrchen förmigen Ansätze 82 wird bereits während der Montage eine vorläufige Fixierung bzw. Halterung der Leistungshalbleiter 28 gewährleistet. Auch hierdurch vereinfacht sich die Montage des erfindungsgemäßen Motors 2 bzw. der vormon tierten Baugruppe 44.

Der Ringteil 64 des Trägerelementes 42 besitzt im darge stellten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Außendurch messer D 2, der kleiner als der Außendurchmesser D 3 des Kühl körpers 40 ist. Hierdurch erstreckt sich der Kühlkörper 40 mit einem ringförmigen Flächenbereich radial über den Ring teil 64 des Trägerelementes 42 nach außen. Auf diesem sich radial über den Ringteil 64 des Trägerelementes 42 hinaus erstreckenden Ringflächenbereich des Kühlkörpers 40 liegen erfindungsgemäß die Leistungshalbleiter 28 auf (siehe Fig. 4).

In der dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungs form der Erfindung ist die Leiterplatte 24 über mindestens eine, vorzugsweise über drei umfänglich verteilt angeord nete, schnappbare Form- oder Kraftformschlußverbindungen 84 an dem Trägerelement 42 gehaltert (Fig. 4). Wie insbeson dere den Fig. 4 und 13 zu entnehmen ist, besteht jede der schnappbaren Verbindungen 84 aus zwei sich von dem Träger element 42 in Richtung der Leiterplatte 24 erstreckenden, jeweils eine Auflagefläche 86 für die Leiterplatte 24 auf weisenden Auflageansätzen 88 mit jeweils einem auf der Auflagefläche 86 angeordneten, in eine Positionsöffnung 90 der Leiterplatte 24 eingreifenden Stiftansatz 92. Weiterhin besteht die schnappbare Verbindung 84 aus einem sich zwischen den Auflageansätzen 88 in Richtung der Leiterplatte 24 erstreckenden, mit einem hakenartigen Ende 94 in eine Rastöffnung 96 der Leiterplatte 24 eingreifenden und deren Öffnungsrand rastend hintergreifenden, federelastischen Rastarm 98. Dabei entspricht der lichte Abstand zwischen den Auflageflächen 86 der Auflageansätze 88 und der der Leiterplatte 24 zugekehrten Fläche des hakenartigen Endes 94 des Rastarms 98 etwa der Dicke der Leiterplatte 24. Jeder Rastarm 98 besitzt an seinem hakenartigen Ende 94 eine Ein führabschrägung 100 (Fig. 4). Diese Einführabschrägung 100 bewirkt beim Aufstecken der Leiterplatte 24 mit den Posi tionsöffnungen 90 auf die Stiftansätze 92 ein elastisches Verbiegen der Rastarme 98, indem die Einführabschrägung 100 zur Anlage an den Öffnungsrand der Rastöffnung 96 kommt, bis das hakenartige Ende 94 die Rastöffnung 96 hintergrei fend zurückschnappt. In umgekehrter Weise ist auch ein Lösen der Leiterplatte 24 von dem Trägerelement 42 durch elastisches Verbiegen der Rastarme 98 möglich.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich eine der schnappba ren Verbindungen 84 insbesondere hinsichtlich des gegensei tigen Abstandes zwischen den beiden Auflageansätzen 88 mit den Stiftansätzen 92 und den entsprechenden Positionsöffnun gen 90 der Leiterplatte 24 von den anderen beiden schnapp baren Verbindungen 84 unterscheidend ausgebildet ist. Hier durch ist eine Montage der Leiterplatte 24 an dem Träger element 42 nur in einer bestimmten relativen Drehstellung möglich, was wiederum für die umfängliche Ausrichtung des oder der Hall-Elemente 30 wichtig ist.

Gemäß Fig. 1 ist das Lagertragrohr 34 in den hohlzylindri schen Innenraum des Stators 6 derart eingepreßt, daß es mit seinem Montageende 36 den Stator 6 in Richtung des Motor flansches 4 überragt. Das Montageende 36 des Lagertragroh res 34 weist dabei im dargestellten Beispiel eine etwa dreieckige Form auf. Entsprechend den Fig. 3, 11 und 12 ist das Ringteil 64 des Trägerelementes 42 in seinem inneren Ringbereich derart mit vorzugweise sekantenartigen Halte stegen 102 versehen, daß eine etwa dreieckige Öffnung 104 entsteht, in die das Montageende 36 in montiertem Zustand eingreift. Dabei sind im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung die schnappbaren Verbindungen 84 jeweils ein stückig an die Haltestege 102 angeformt. Jeder der Halte stege 102 weist auf seiner der Mitte der Öffnung 104 des Trägerelementes 42 zugekehrten Seite einen in axialer sowie umfänglicher Richtung formschlüssig in eine Ausnehmung 106 an dem Montageende 36 des Lagertragrohrs 34 eingreifenden bzw. einführbaren Halteansatz 108 auf (siehe hierzu auch Fig. 1). Der Sinn dieser Ausgestaltung wird im folgenden noch erläutert.

Gemäß Fig. 10 besitzt die Leiterplatte 24 eine mit der Öff nung 104 des Trägerelementes 42 fluchtende Durchführungs öffnung 110 für das Montageende 36 des Lagertragrohres 34. In gleicher Weise besitzt gemäß Fig. 9 auch der wärmelei tende Folienzuschnitt 48 eine entsprechende Durchführungs öffnung 112.

Das Montageende 36 des Lagertragrohres 34 ist erfindungs gemäß ebenfalls in einer definierten relativen Drehstel lung an dem Motorflansch 4 befestigt. Hierzu besitzt das Montageende 36 des Lagertragrohres 34 drei umfänglich verteilt angeordnete, radiale Ansätze 114, die in Umfangs richtung formschlüssig jeweils in einer Aufnahme 116 (Fig. 7) des Motorflansches 4 sitzen, wobei einer der radialen Ansätze 114 des Montagendes 36 des Lagertragrohres 34 zusammen mit der entsprechenden Aufnahme 116 des Montage flansches 4 eine größere Breite als die anderen Ansätze 114 und Aufnahmen 116 aufweist. Gemäß Fig. 7 ist jede Aufnahme 116 von zwei seitlich beabstandeten, auf der Erhebung 52 angeordneten Ansätzen 118 gebildet. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, weisen die radialen Ansätze 114 des Montage endes 36 des Lagertragrohres 34 jeweils eine axiale Gewinde bohrung 115 auf, in die zur Befestigung des Lagertragrohres 34 und damit auch des Stators 6 an dem Motorflansch 4 eine Befestigungsschraube 117 durch ein Loch 119 des Motorflan sches 4 (siehe Fig. 5 bis 7) eingreift.

Ein in den Fig. 2 und 3 erkennbares Motor-Anschlußkabel 120 (bzw. entsprechende Einzel-Anschlußlitzen) ist an der Leiterplatte 24 angeschlossen und durch eine Durchgangsöff nung 122 des Motorflansches 4 nach außen geführt (siehe Fig. 2, 5 und 7). Da der Kühlkörper 40 und der Folienzuschnitt 48 zwischen dem Motorflansch 4 und der Leiterplatte 24 ange ordnet sind, weisen auch diese gemäß Fig. 8 und 9 jeweils eine randliche, mit der Durchgangsöffnung 122 des Motor flansches 4 fluchtende Durchführungsausnehmung 124 für das Motor-Anschlußkabel 120 auf.

Gemäß Fig. 1 und 6 besitzt der Motorflansch 4 vorteilhafter weise einen sich in axialer Richtung bis etwa zu der Leiter platte 24 erstreckenden Umfangsrand 126. Der Motorflansch 4 dient so erfindungsgemäß zur geschützten Aufnahme der gesamten Ansteuer-Baugruppe 44 mit Ausnahme der (des) in Richtung der Statorwicklungen ragenden Hall-Elemente(s) 30.

Zum Anschluß der Wicklungsdrahtenden 32 der Statorwicklungen 12 an die Leiterplatte 24 ist es vorteilhaft, wenn die Leiterplatte 24 - wie dies in Fig. 10 zu erkennen ist - randliche Durchführschlitze 128 aufweist.

Das Trägerelement 42 besteht mit Vorteil aus Kunststoff, wodurch eine Isolation zwischen dem Kühlkörper 40 und der Leiterplatte 24 erreicht wird. Außerdem gewährleistet ein Kunststoffmaterial die Federelastizität der Rastarme 98 der schnappbaren Verbindungen 84 zwischen der Leiterplatte 24 und dem Trägerelement 42. Der Kühlkörper 40 besteht vor zugsweise aus einem Metallblech mit einer Dicke von etwa 1,5-3 mm.

Die Montage des Motors 2 ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sehr einfach. Zunächst kann die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ansteuer-Baugruppe 44 unabhängig von der eigentlichen Motormontage vormontiert werden, indem die Leiterplatte 24 mit den elektronischen Bauelementen 22 bestückt und nach Anschluß des Motoranschlußkabels über die schnappbaren Verbindungen 84 rastend mit dem Trägerelement 42 verbunden wird. Anschließend wird der Kühlkörper 40 zusammen mit den Leistungshalbleitern 28 sowie der wärmelei tenden, isolierenden Schicht bzw. dem Folienzuschnitt 48 mittels der in die klemmend gehalterten Muttern 70 eingrei fenden Schrauben 72 befestigt. Es erfolgt dann der Anschluß der Leistungshalbleiter 28, indem deren Anschlüsse 26 an der Leiterplatte 24 angelötet werden.

Unabhängig von dieser Vormontage der Ansteuer-Baugruppe 44 wird bei der Montage des Motors 2 zunächst das Lagertragrohr 34 in das mit den Statorwicklungen 12 versehene Statorblech paket 8 eingepreßt. Nun wird die vormontierte Baugruppe 44 auf das Montageende 36 des Lagertragrohrs 34 aufgeschoben, wobei die Halteansätze 108 der Haltestege 102 des Träger elementes 42 formschlüssig in die Ausnehmungen 106 des Mon tageendes 36 des Lagertragrohres 34 eingeführt werden, was eine vorläufige Halterung der Baugruppe 44 an dem Stator 6 bzw. dem Lagertragrohr 34 gewährleistet. Die Wicklungs drahtenden 32 der Statorwicklungen 12 werden dann durch die Durchführschlitze 128 der Leiterplatte 24 geführt und an dieser angeschlossen. Es wird nun der Motorflansch 4 auf die Ansteuer-Baugruppe 44 aufgesetzt, wobei das Anschlußkabel 120 durch die Durchgangsöffnung 122 nach außen geführt wird. Abschließend wird der Motorflansch einerseits mit dem Kühlkörper 40 über die Befestigungs schrauben 54 sowie andererseits mit dem Lagertragrohr 34 über die Befestigungsschrauben 117 verschraubt (siehe insbesondere Fig. 1).

Es erfolgt abschließend die Montage von nicht dargestellten Lagerelementen, indem diese beidseitig in das Lagertragrohr 34 eingepreßt werden, sowie die Montage des Außenläufers 14 über eine ebenfalls nicht dargestellte, in den Lager elementen geführte Welle.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebe ne Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.

Claims

1. Kollektorloser Gleichstrom-Außenläufermotor, bestehend aus einem an einem Motorflansch befestigten Stator mit Statorwicklungen, einem den Stator auf seiner dem Motorflansch abgekehrten Seite umschließen den Außenläufer sowie einer elektronischen, die Stator wicklungen ansteuernden Schaltungsanordnung mit einer flanschseitig dem Stator zugekehrt angeordneten, elektronische Bauelemente tragenden Leiterplatte sowie mit an der Leiterplatte elektrisch angeschlossenen, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Motorflansch angeordne ten Leistungshalbleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (28) mittelbar über einen ring scheibenförmigen Kühlkörper (40) mit dem Motorflansch (4) wärmeleitend verbunden sind, wobei der Kühlkörper (40) mit der Leiterplatte (24) und einem die Leiter platte (24) halternden Trägerelement (42) eine vor montierte Baugruppe (44) bildet.

2. Außenläufermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (28) auf der dem Motorflansch (4) abgekehrten und der Leiterplatte (24) zugekehrten Seite des Kühlkörpers (40) auf diesem in wärmeleiten dem Kontakt aufliegend befestigt sind, und daß der Kühlkörper (40) auf der dem Stator (6) zugekehrten Innenseite (46) des Motorflansches (4) in wärme leitendem Kontakt aufliegend mit diesem verbunden, insbesondere verschraubt ist.

3. Außenläufermotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (28) mittelbar über eine wärmelei tende, elektrisch isolierende, vorzugsweise aus einem kreisringförmigen Folienzuschnitt (48) bestehende Schicht auf dem Kühlkörper (40) aufliegen.

4. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (42) als Abstandhalter zwischen dem Kühlkörper (40) und der zu diesem parallel angeord neten Leiterplatte (24) angeordnet ist.

5. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (42) einen Ringteil (64) aufweist, der unter Zwischenlage von Befestigungslaschen (66) der Leistungshalbleiter (28) mit dem Kühlkörper (40) verbunden, insbesondere verschraubt ist.

6. Außenläufermotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (64) des Trägerelementes (42) auf seiner dem Kühlkörper (40) abgekehrten Seite im Bereich jedes Leistungshalbleiters (28) eine kraft- und/oder form schlüssig in einer Halteaufnahme (68) gehalterte Schraubmutter (70) aufweist, wobei sich jeweils eine Schraube (72) durch ein Loch (74) des Kühlkörpers (40), vorzugsweise ein Loch (76) des wärmeleitenden Folienzuschnittes (48), ein Loch der Befestigungs lasche (66) des Leistungshalbleiters (28) sowie ein Loch (78) des Ringteils (64) des Trägerelementes (42) in ein Innengewinde der Schraubmutter (70) erstreckt.

7. Außenläufermotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (64) des Trägerelementes (42) auf seiner dem Kühlkörper (40) zugekehrten Seite im Bereich jeder Schraubmutter-Halteaufnahme (68) einen mit dieser fluchtenden, röhrchenförmigen, das Schrauben-Loch (78) umschließenden Ansatz (82) aufweist, wobei sich diese röhrchenförmigen Ansätze (82) durch die Löcher der Halbleiter-Befestigungslasche (66) und vorzugsweise die Löcher (76) des wärmeleitenden Folienzuschnittes hindurch in die Löcher (74) des Kühlkörpers (40) bis maximal in den Bereich der an dem Motorflansch (4) anliegenden Oberfläche des Kühlkörpers (40) erstrecken.

8. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalbleiter (28) mit Ausnahme der Befestigungs laschen (66) auf einem sich radial über den Ringteil (64) des Trägerelementes (42) hinaus erstreckenden Ringflächenbereich des Kühlkörpers (40) aufliegen.

9. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (24) über mindestens eine, vorzugsweise über drei umfänglich verteilt angeordnete, schnappbare Form- oder Kraftformschlußverbindungen (84) an dem Trägerelement (42) gehaltert ist.

10. Außenläufermotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede schnappbare Verbindung (84) aus zwei sich von dem Trägerelement (42) in Richtung der Leiterplatte (24) erstreckenden, jeweils eine Auflagefläche (86) für die Leiterplatte (24) aufweisenden Auflageansätzen (88) mit jeweils einem auf der Auflagefläche (86) angeord neten, in eine Positionsöffnung (90) der Leiterplatte (24) eingreifenden Stiftansatz (92) sowie aus einem sich zwischen den Auflageansätzen (88) in Richtung der Leiterplatte (24) erstreckenden, mit einem hakenarti gen Ende (94) in eine Rastöffnung (96) der Leiter platte (24) eingreifenden und deren Öffnungsrand hintergreifenden, federelastischen Rastarm (98) besteht.

11. Außenläufermotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der schnappbaren Verbindungen (84) sich insbesondere hinsichtlich des gegenseitigen Abstandes zwischen den beiden Auflageansätzen (88) mit den Stiftansätzen (92) und den entsprechenden Positionsöffnungen (90) der Leiterplatte (24) von den anderen beiden schnappbaren Verbindungen (84) unterscheidend ausgebildet ist.

12. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (64) des Trägerelementes (42) in seinem inneren Ringbereich mehrere, vorzugsweise drei, über den Umfang verteilt angeordnete, sekantenartige Halte stege (102) derart aufweist, daß das Trägerelement (42) eine von der Kreisform unterschiedliche, vorzugs weise etwa dreieckförmige, dem Querschnitt eines den Stator (6) in Richtung des Motorflansches (4) über ragenden Montageendes (36) eines in den Stator (6) eingepreßten Lagertragrohres (34) im wesentlichen entsprechende Öffnung (104) umschließt.

13. Außenläufermotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Haltestege (102) auf seiner der Öffnung (104) des Trägerelementes (42) zugekehrten Seite einen in axialer sowie umfänglicher Richtung formschlüssig in eine Ausnehmung (106) des Montageendes (36) des Lagertragrohres (34) eingreifenden Halteansatz (108) aufweist.

14. Außenläufermotor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (24) eine mit der Öffnung (104) des Trägerelementes (42) fluchtende Durchführungsöffnung (110) für das Montageende (36) des Lagertragrohres (34) aufweist.

15. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageende (36) des Lagertragrohres (34) in einer definierten relativen Drehstellung an dem Motorflansch (4) befestigt ist.

16. Außenläufermotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageende (36) des Lagertragrohres (34) mehrere, vor zugsweise drei umfänglich verteilt angeordnete, radiale Ansätze (114) aufweist, die in Umfangsrichtung form schlüssig jeweils in einer Aufnahme (116) des Motor flansches (4) sitzen, wobei vorzugsweise einer der radialen Ansätze (114) des Montageendes (36) des Lager tragrohres (34) zusammen mit der entsprechenden Auf nahme (116) des Motorflansches (4) eine von den ande ren Ansätzen (114) unterschiedliche Breite aufweist.

17. Außenläufermotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Ansätze (114) des Montageendes (36) des Lager tragrohres (34) jeweils eine axiale Gewindebohrung (115) aufweisen, in die eine Befestigungsschraube (117) durch ein Loch (119) des Motorflansches (4) eingreift.

18. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (40) eine randliche Durchführungsausneh mung (124) im Bereich von einer oder mehreren an der Leiterplatte (24) angeschlossenen Anschlußleitungen (120) aufweist.

19. Außenläufermotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorflansch (4) eine mit der Durchführungsausnehmung (124) des Kühlkörpers (40) fluchtende Durchgangs öffnung (122) aufweist.

20. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorflansch (4) einen sich in axialer Richtung bis etwa zu der Leiterplatte (24) erstreckenden Umfangs rand (126) aufweist.

21. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (24) randliche Durchführschlitze (128) für Wicklungsdrahtenden (32) des Stators (6) auf weist.

22. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (42) aus Kunststoff besteht.

23. Außenläufermotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (40) aus einem Metallblech mit einer Dicke von etwa 1,5 bis 3 mm besteht.