DE4307337C2

DE4307337C2 - Elektronisch kommutierter Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE4307337C2
Application number: DE19934307337
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Weisenberger; Thomas Zieglmeier
Original assignee: Heidolph Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Heidolph Elektro GmbH and Co KG
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2013-03-10
Also published as: DE4307337A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit einem Stator, einem mit Permanent magneten bestückten Rotor und mit Rotorlagegebern, z. B. Hallsensoren, die zur Meldung der Lage des Rotors an eine Auswerteelektronik anliegen.

Elektrisch kommutierbare Gleichstrommotore benötigen zur Rotorlageerkennung eine Sensorik, sog. Rotorlagegeber, die die Lage des mit Permanentmagneten bestückten Rotors an eine Auswerteelektronik melden. Bei einem bekannten Gleichstrommotor dieser Art findet hierzu ein Gebermag net mit der gleichen Polzahl wie der Rotormagnet auf der Rotorwelle Anwendung, der von magnetempfindlichen Sen soren axial oder radial abtastbar ist. Bei einem weit eren bekannten Gleichstrommotor ist die Befestigung von optischen Gebern mit Spuren entsprechend der Polzahl des Rotormagneten auf der Rotorwelle vorgesehen. Ferner ist es bei einem Gleichstrommotor bekannt, den Rotormagneten radial oder axial mittels magnetfeldempfindlichen Sen soren direkt abzutasten. Den bekannten Gleichstrommo toren mit elektronischer Kommutierung ist insgesamt der Nachteil gemeinsam, daß die Abtastung einen erheblichen Platzaufwand erforderlich macht, wodurch eine Realisier ung der Forderung nach Gleichstrommotoren mit kurzen Baulängen nicht entsprochen werden kann. Außerdem sind umständliche Justierarbeiten erforderlich, wenn exakte Abtastungen erreicht werden sollen. Schließlich schei den Abtastungen von Geber- oder Rotormagneten durch Rotorlagegeber bei vorgegebener axialer Beweglichkeit des Rotors völlig aus.

Ein gattungsgemäßer elektronisch kommutierter Gleich strommotor ist aus dem Dokument US 5,075,605 A bekannt. Er umfaßt einen Stator, einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor und magnetfeldempfindliche Rotorlagege ber, die die Lage des Rotors an eine Auswerteelektronik melden, wobei die Rotorlagegeber an einer Stirnseite des Rotors frei in einer Aussparung einragen und das Magnet feld der Permanentmagnete von der Innenseite des Rotors radial abtasten. Der Rotorrückschluß ist ein massiver Eisenzylinder, bei dem im Stirnbereich eine Nut einge dreht wird, in den die Rotorlagegeber einragen.

Ferner ist aus dem Dokument JP 62-290344 AA (englischer Abstract aus PAJ) ein Gleichstrommotor mit einem Endring bekannt, der als Träger für Rotormagnete dient. Der Endring ist stirnseitig angeordnet und trägt eine ring förmige Aussparung, die in Fortsätzen angeordnet ist. Der Träger und die Fortsätze verlängern jedoch nicht den Rotorrückschluß axial, da die Rotormagnete den Träger nicht bis zur Stirnseite überdecken. Daraus resultieren eine lange Bauform, ein hoher Platzbedarf und ein gerin ger magnetischer Fluß am Ort der Rotorlagegeber.

Aus dem Dokument US 4,973,872 ist ein Rotor bekannt, bei dem der Rückschluß geblecht ausgeführt ist und die Perma nentmagnete mittels Spritzgußtechnik mit dem Rückschluß verbunden sind, wobei eine stirnseitig offene ringförmige Aussparung vorgesehen ist. Bei der bekannten Bauform scheint es jedoch kaum möglich, einen stanzpaketierten Rückschlußring zu realisieren, da eine optimal angepaßte Ausbildung der für den Eingriff von Rotorlagegebern erforderlichen Ringnut nicht ohne Aufwand realisierbar ist, weil die stirnseitige Geometrie des bekannten Rotors durch die Erfordernisse der Rotormagnete und des Rotor rückschlusses bestimmt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ausgehend von einem Gleich strommotor der oben genannten gattungsgemäßen Art eine platzsparende Rotorlageerkennung zu schaffen, die auch bei vorgegebenen Axialverschiebungen des Rotors sicher und genau arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsge mäßen Gleichstrommotor durch einen Gleichstrommotor mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei sind die Rotorlagegeber frei in den aktiven Rotor raum einragend ausgebildet und das Magnetfeld der Rotor magnete dient als Gebermagnete. Hierbei tasten die in den Rotorraum einragenden Rotorlagegeber das Magnetfeld der Permanentmagnete an der Innenseite des Rotors radial ab. Durch Einragen der Rotorlagegeber in den Rotor sind kurze Baulängen des Gleichstrommotors erreichbar, Hilfsmagnete od. dgl. mit ihren Teile-, Montage- und Justagekosten einsparbar und der zur Erzielung der Motorleistung erfor derliche Magnetfluß mit einem Doppeleffekt zur Rotorlage erkennung nutzbar. Außerdem bleibt bei vorgegebenen axialen Rotorverschiebungen die Rotorlageerkennung unbe einflußt sicher und genau.

In Ausgestaltung des Gleichstrommotors weist der Rotor als Träger für die Rotormagnete einen Rückschlußring und einen mit diesen axial verbundenen Trägerteil aus para- oder diamagnetischem Werkstoff mit einer stirnseitig offenen ringförmigen Aussparung auf, in die die Rotorla gegeber einragen. Zweckmäßig ist das Trägerteil topfför mig ausgebildet und vorteilhaft durch das Trägerteil der Motorrückschluß axial verlängert.

Nach weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Rück schlußring durch ein stanzpaketiertes geblechtes Teil gebildet und vorzugsweise mit dem Trägerteil fest verbun den ist. Die Verbindung des stanzpaketierten geblechten Teils mit dem Trägerteil kann beliebig, z. B. vermittels Spritz- oder Gießtechnik erfolgen. Schließ lich ist noch vorgesehen, die Rotorlagegeber an einer leeren oder die Auswerteelektronik tragenden Trägerplat te festzulegen und vermittels dieser die Rotorlagegeber in den Ringraum des Trägerteils zu halten.

Wie die Erfindung ausgeführt sein kann, zeigt mit den für diese wesentlichen Merkmalen das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel. Hierin bedeuten:

Fig. 1 einen Gleichstrommotor im Schnitt, schematisch und

Fig. 2 ein Teilstück eines Gleichstrommotors der Fig. 1, unter Verdeutlichung des Verlaufs der magne tischen Feldlinien.

In den Figur ist mit 1 die Welle eines Rotors 2 aus fer romagnetischem Werkstoff bezeichnet. Die Welle 1 trägt einen Rückschlußring 3, der beim Ausführungsbeispiel durch ein stanzpaketiertes geblechtes Teil gebildet ist. Der Rückschlußring 3 dient gemeinsam mit einem, insbesondere am Rückschlußring 3 festgelegten Trägerteil 4 als Träger einer der Polzahl des Rotors 2 entsprechen de Anzahl Permanentmagnete 5 als Rotormagnete aus hoch energetischem Material. Das Trägerteil 4 ist aus einem para- oder diamagnetischem Werkstoff hergestellt und wirkt zusätzlich als axiale Verlängerung des Rotorrück schlusses. Im Trägerteil 4 ist eine ringförmige Ausspar ung 6 vorgesehen, in die Rotorlagegeber 8, z. B. Hallsen soren als magnetempfindliche Sensoren einragen. Die Ro torlagegeber 8 sind durch eine Trägerplatte 9 getragen und in der Aussparung 6 gehalten, wobei die Trägerplatte 9 gegebenenfalls eine Auswerteelektronik aufnehmen kann. Mit 10 ist ein Statorpaket bezeichnet.

Zum Verständnis der Funktion ist davon auszugehen, daß die magnetischen Feldlinien 11 im Bereich der Rotorlage geber 8, wie in Fig. 2 gezeigt, radial oder diametral vom Rotormagnet 5 auf der Luftspaltseite zum Stator 10 und auf der Rotorwellenseite durch das Trägerteil 4 zur Rotorwelle 5 verlaufen und dabei die Rotorlagegeber 8 beeinflussen. Die ringförmige Aussparung 6 im Trägerteil 4 ist mit einer derartigen Tiefe ausgeführt, daß axiale Verschiebungen des Rotors 2 keinen Einfluß auf den Feld linienverlauf im Bereich der Rotorlagegeber 8 ausüben. Der magnetische Fluß im Bereich der Rotorlagegeber 8 trägt vorteilhaft zum aktiven Motorfluß bei. Da die Ro torwelle 1 als Rückschluß für die Rotorlageerkennung ge nutzt ist, ist auch eine aktive Ausnutzung dieses Rotor abschnitts erreicht.

Claims

1. Elektronisch kommutierter Gleichstrommotor mit einem Stator (10), einem mit Permanentmagneten (5) bestück ten Rotor (2) und mit magnetfeldempfindlichen Rotor lagegebern (8), die die Lage des Rotors (2) an eine Auswerteelektronik melden, wobei die Rotorlagegeber (8) an einer Stirnseite des Rotors (2) frei in eine Aussparung (6) einragen und das Magnetfeld der Perma nentmagnete (5) von der Innenseite des Rotors (2) radial abtasten, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) einen durch ein stanzpaketiertes Teil gebildeten Rückschlußring (3) und ein mit diesem axial verbundenes, topfförmiges Trägerteil (4) aus para- oder diamagnetischem Werkstoff aufweist, das die Aussparung (6) in der Stirnseite des Rotors (2) ausbildet und auf der Außenseite zusammen mit dem axialen Rückschlußring (3) die Permanentmagnete (5) trägt.

2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rotorlagegeber (8) in eine im Trä gerteil (4) stirnseitig offene ringförmige Aussparung (6) einragen.

3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der durch ein stanzpaketiertes geblech tes Teil gebildete Rückschlußring (3) mit dem Träger teil (4) fest verbunden ist.

4. Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das als Rückschlußring (3) des Rotors (2) dienende stanzpaketierte geblechte Teil und das Trägerteil (4) vermittels Spritz- oder Gießtechnik miteinander fest verbunden sind.

5. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rotorlagegeber (8) an einer leeren oder einer die Auswerteelektronik tragenden Träger platte (9) festgelegt und vermittels der Trägerplatte (9) in der ringförmigen Aussparung (6) des Träger teils (4) haltbar sind.