EP3465882A1 - Lagerschild für einen bürstenlosen elektromotor - Google Patents

Lagerschild für einen bürstenlosen elektromotor

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Publication number
EP3465882A1
EP3465882A1 EP17719589.8A EP17719589A EP3465882A1 EP 3465882 A1 EP3465882 A1 EP 3465882A1 EP 17719589 A EP17719589 A EP 17719589A EP 3465882 A1 EP3465882 A1 EP 3465882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
end shield
output
electric motor
bearing plate
brushless electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17719589.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Mahler
Manfred Jakob
Torsten Tussing
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3465882A1 publication Critical patent/EP3465882A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/06—Machines characterised by the wiring leads, i.e. conducting wires for connecting the winding terminations

Definitions

  • the present invention relates to a non-output bearing plate for a brushless electric motor, with a centrally disposed bearing seat for receiving a non-output rotor bearing for a rotor shaft of the brushless electric motor.
  • the invention also relates to a brushless electric motor with a non-driven end shield.
  • Non-output end shields and brushless electric motors with non-output end shields are basically known from the prior art.
  • Non-output end shields are used in particular for receiving and supporting a rotor shaft of the brushless electric motor. This must be sufficiently accurately positioned and aligned relative to a stator lamination of the brushless electric motor.
  • a sensor board for rotational position detection of the rotor shaft is in turn positioned and aligned sufficiently accurate to allow the most accurate commutation of the brushless electric motor. It is an object of the present invention to provide a non-output end shield that favors accurate positioning and alignment of a rotor shaft or a sensor board.
  • the non-output bearing plate has a sensor receptacle, which serves as a carrier for a sensor board for rotational position detection of the rotor shaft, wherein the non-output side bearing plate and the sensor receptacle are formed together as a one-piece component.
  • the non-output side bearing plate has three equally spaced insertion elements, which are at least partially receiving in a corresponding insertion element corresponding insertion opening, which is a stator laminated core of the electric motor associated formed.
  • the non-output side bearing plate has exactly three equally spaced insertion elements, which are formed as a one-piece component with the non-output side bearing plate.
  • the non-output side bearing plate can be made of plastic, for example by injection molding.
  • the non-output bearing plate can be made of metal, for example aluminum, preferably by milling.
  • each of the insertion elements has a radially oriented and preferably plane centering surface which is provided for concentric centering of the insertion element with respect to the stator lamination stack.
  • the centering surface preferably bears against a radial support surface of the stator lamination stack.
  • each of the insertion elements has two tangentially oriented and preferably plane centering surfaces, which are provided for the angular orientation of the insertion element with respect to the stator lamination stack.
  • the lie plan centering surfaces in the installed state on a respective tangential support surface of the laminated stator core.
  • an angular orientation is to be understood as meaning an orientation of the non-output-side end plate with respect to the stator lamination stack, the angle being related to a direction of rotation of the rotor shaft.
  • each of the insertion elements on an axially oriented and preferably planar support surface which is provided for maintaining a defined axial position between the non-output side bearing plate with respect to the stator lamination.
  • the planar support surface in the installed state bears against a preferably flat axial support surface of the stator lamination stack.
  • the non-output side bearing plate has three equally spaced support members.
  • the holding elements preferably each form a riot for a clamping screw, which is provided for connecting the non-output side bearing plate with a Abtnebs districten bearing plate.
  • the non-driven rotor bearing is designed as a roller bearing.
  • the invention is also achieved by a brushless electric motor with a laminated stator core, a Abtnebs widelyen end shield, a prescribed not abtnebs districten end shield and a rotor shaft which is mounted in a Abtnebs districten rotor bearing Abtnebs districten bearing plate.
  • the output-side rotor bearing is designed as a roller-floating bearing.
  • the brushless electric motor has a sensor board accommodated in the sensor receptacle for detecting the rotary position of the rotor shaft.
  • the sensor board between the non-driven end shield and the abtnebs districten bearing plate is arranged.
  • the sensor board is arranged between an underside of the bearing plate and the stator lamination stack.
  • Under a bottom of the bearing plate should be understood to be the side of the bearing plate, which faces the output side bearing plate in normal operation.
  • An arrangement of the sensor board between the non-output end shield and the output-side end shield has the advantage that a shorter overall length of the brushless electric motor can be achieved.
  • a recess is provided on the non-output side end shield for this purpose in which the sensor board and / or the sensor ring magnet is received or can be added.
  • the sensor board may be arranged on a side facing away from the output side end shield of the non-output side end shield.
  • the sensor ring may be arranged on the side facing away from the output side end shield of the non-output side bearing plate.
  • the sensor board or the sensor ring is shielded by an unwanted interference magnetic field of a coil winding of the stator. This leads to an improved measured value of preferably provided Hall sensors on the sensor board, which ultimately further improves the commutation of the brushless electric motor.
  • the brushless electric motor has a fan arranged on the output side.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of a brushless electric motor in perspective view
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of a non-output side bearing plate according to the invention in perspective view
  • Figure 3 shows the brushless electric motor of Figure 1 in a sectional view
  • FIG. 4 shows the non-output-side bearing plate of FIG. 2 arranged on a laminated stator core of a brushless electric motor (cf. FIG. 1);
  • Figure 5 is a further sectional view through the brushless electric motor of Figure 1;
  • FIG. 6 a stator laminated core of the brushless electric motor of FIG. 1 in perspective view.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of a brushless electric motor 500 according to the invention.
  • the brushless electric motor 500 has a laminated stator core 530, an output-side end shield 200 and a centrally arranged rotor shaft 560. Also provided on the brushless electric motor 500 of FIG. 1 is a fan 570 arranged on the output side.
  • FIG. 1 shows an operationally mounted brushless electric motor 500
  • the non-output side end shield 100 is not shown in its entirety.
  • a more detailed explanation of the non-output bearing plate 100 follows with reference to Figure 2. From Figure 1, in turn, it is apparent that a sensor board 550 is on the output side bearing plate 200 facing away from the non-output side bearing plate 100 is added. The sensor board 550 serves for the rotational position detection of the rotor shaft 560.
  • the non-output side bearing plate 100 has three equally spaced retaining elements 127, each forming a riot for a clamping screw 527. By means of the clamping screws 527, the non-output side bearing plate 100 and the output-side end plate 200 are interconnected.
  • FIG. 2 shows a preferred exemplary embodiment of a non-output-side bearing plate 100 according to the invention.
  • the non-output-side bearing plate 100 has a sensor receptacle 150, which serves as a carrier for a sensor board 550 (see FIG. 1).
  • the non-output side end shield 100 and the sensor receptacle 150 are formed together as a one-piece component.
  • the non-output side bearing plate 100 is milled from a metal block.
  • the non-driven bearing plate 100 has exactly three plug-in elements 120 spaced apart from one another.
  • the three equally spaced insertion elements 120 are for at least partially recording in each insertion member 120 corresponding insertion openings 530 (see Figure 6), which are formed in a laminated stator core 530 formed.
  • the non-output side bearing plate 100 of Figure 2 has a variety of constructive surfaces with the exact positioning and alignment is facilitated. These areas will be described in more detail below.
  • each of the insertion elements 120 has a series of radially oriented and in the present plane centering surface 121, which is provided for concentric centering of the insertion element 120 with respect to the laminated stator core 530 (see FIG. 6).
  • each of the planar centering surfaces 121 bears against a corresponding radial support surface 521 of the stator lamination stack 530 (see FIG. 6).
  • each of the insertion elements 120 has two tangentially oriented and in the present plan plan centering surfaces 123.
  • the plane centering surfaces 123 serve for the angular orientation of the insertion element 120 with respect to the stator lamination stack 530.
  • the planar centering surfaces 123 abut against a respective tangential support surface 523 of the stator lamination stack 530.
  • each of the push-in elements 120 has an axially oriented and in the present plane-shaped bearing surface 125, which is provided for maintaining a defined axial position between the non-driven end shield 100 with respect to the stator lamination 530.
  • the plane bearing surface 125 bears against a planar axial support surface 525 of the stator lamination stack 530.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the brushless electric motor 500 of FIG. 1.
  • the non-driven end shield 100 has a sensor receptacle 150 which serves as a support for the sensor board 550 for detecting the rotation of the rotor shaft 560.
  • the non-output-side bearing plate 100 and the sensor receptacle 150 are formed together as a one-piece component, which is presently recognizable by the hatching.
  • Particularly clearly visible in FIG. 3 is a plane-shaped and radially oriented centering surface 121 of the insertion element 120, which is provided for the concentric centering of the insertion element 120 with respect to the stator lamination stack 530.
  • the planar and radially oriented centering surface 121 is supported on a radial support surface 521 of the stator lamination stack 530.
  • the sensor board 550 is a carrier Hall sensor 555, which cooperates with a sensor ring 557 for the purpose of rotational position detection of the rotor shaft 560.
  • the sensor circuit board 550 can be arranged on a side of the non-output side end shield 100 facing away from the output-side end shield 200. This allows some shielding of the Hall sensor 555 from a magnetic field effect of the stator coil windings 590.
  • the rotor shaft 560 of the brushless electric motor 500 of FIG. 3 is mounted within the non-driven side bearing plate 100 in a non-driven side roller bearing 510 designed as a roller fixed bearing.
  • the rotor shaft 560 is mounted in a driven-side rotor bearing 580, wherein the output-side rotor bearing 580 is designed as a roller-floating bearing.
  • Figure 4 shows the release side bearing plate 100 in the installed state, that is arranged on a laminated stator core 530.
  • Good to see here is the one-piece design of the non-output bearing plate 100 with the sensor receptacle 150 and the exactly three equally spaced insertion elements 120. Also clearly visible in that, in the installed state, the insertion elements 120 are accommodated at least in sections in a corresponding insertion opening 520 which is formed in the stator lamination stack 530.
  • Figure 5 shows a section across the electric motor 500 to illustrate the centering of the non-output side bearing plate 100 in the stator lamination 530.
  • the radially oriented centering surfaces 121 are supported on a respective radial support surface 521 of the stator lamination stack 530.
  • the tangentially oriented planar centering surfaces 123 which are provided on both sides of the insertion element 120 and serve for angular alignment abut against respective tangential support surfaces 523 of the stator lamination stack.
  • FIG. 6 shows the stator lamination stack 530 in a perspective view. Good to are the exactly three equally spaced apart corresponding insertion openings into which the insertion elements 120 (see Figure 2) are to be introduced.
  • the laminated stator core has exactly six stator coil windings 590 which are equally spaced from each other along an inner circumference of the laminated stator core 530. Between two adjacent stator coil windings 590, three uniformly spaced radial support surfaces 521 are formed in the laminated stator core 530.
  • these are formed as radial depressions within the stator lamination stack 530.
  • tangential support surfaces 523 are also formed. These are disposed on a respective portion of the laminated stator core 530 which confines the stator coil winding 590 inwardly. Two adjacent tangential support surfaces 523 are each assigned to one of the insertion elements 120 (cf. FIG. 2). Finally, the planar axial support surface 525 can be seen on the outer circumference of the stator lamination stack 530, which acts as an uprising for the planar support surface 125 of the insertion elements 120 (see FIG. 2). The axial support surface 525 is formed by a planar end of the stator lamination 530.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) für einen bürstenlosen Elektromotor (500), mit einem zentral angeordneten Lagersitz (110) zur Aufnahmeeines nichtabtriebsseitigen Rotorlagers (510) für eine Rotorwelle (560) des bürstenlosen Elektromotors (500), wobei das nichtabtriebsseitige Lagerschild (100) eine Sensoraufnahme (150) aufweist, die als Träger für eine Sensorplatine (550) zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle (560) dient, wobei das nichtabtriebsseitige Lagerschild (100) und die Sensoraufnahme (150) zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.

Description

Hilti Aktiengesellschaft in Schaan Fürstentum Liechtenstein
„Lagerschild für einen bürstenlosen Elektromotor"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein nichtabtriebsseitiges Lagerschild für einen bürstenlosen Elektromotor, mit einem zentral angeordneten Lagersitz zur Aufnahme eines nichtabtriebsseitigen Rotorlagers für eine Rotorwelle des bürstenlosen Elektromotors. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen bürstenlosen Elektromotor mit einem nichtabtriebsseitigen Lagerschild.
Nichtabtriebsseitige Lagerschilde sowie bürstenlose Elektromotoren mit nichtabtriebsseitigen Lagerschilden sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Nichtabtriebsseitige Lagerschilde dienen insbesondere zur Aufnahme und Lagerung einer Rotorwelle des bürstenlosen Elektromotors. Diese muss bezüglich eines Statorblechpakets des bürstenlosen Elektromotors hinreichend genau positioniert und ausgerichtet sein. Gleichzeitig ist es wünschenswert, dass eine Sensorplatine zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle ihrerseits hinreichend genau positioniert und ausgerichtet ist um eine möglichst exakte Kommutierung des bürstenlosen Elektromotors zu ermöglichen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein nichtabtriebsseitiges Lagerschild bereitzustellen, dass eine genaue Positionierung und Ausrichtung einer Rotorwelle bzw. einer Sensorplatine begünstigt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das nichtabtriebsseitige Lagerschild eine Sensoraufnahme aufweist, die als Träger für eine Sensorplatine zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle dient, wobei das nichtabtriebsseitige Lagerschild und die Sensoraufnahme zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das nichtabtriebsseitige Lagerschild drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelemente auf, die zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme in einer zum jeweiligen Einschubelement korrespondierenden Einschuböffnung, die einem Statorblechpaket des Elektromotors zugehörig ist, ausgebildet sind.
Diesbezüglich wurde erkannt, dass eine genaue Positionierung und Ausrichtung des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds zu dem Statorblechpaket, der Rotorwelle, der Sensorplatine sowie bezüglich eines Sensormagnetrings eine besondere technische Herausforderung ist. Typischerweise sind geforderte Toleranzen sehr gering, so dass die genaue Positionierung und Ausrichtung des nicht abtriebsseitigen Lagerschild viel Zeit und damit Geld in der Produktion eines bürstenlosen Elektromotors beansprucht. Insbesondere wurde erkannt, dass es bei einem sequenziellen Zusammenbauen einzelner Bauteile des bürstenlosen Elektromotors, d.h. insbesondere beim Fügen des nichtabtriebsseitigen Lagerschild zum Statorblechpaket, der Rotorwelle, der Sensorplatine sowie dem Sensormagnetring oftmals zu einer unvermeidlichen Fehlerkette kommen kann, die die geforderten Toleranzen überschreitet. Es hat sich gezeigt dass bei nichtabtriebsseitigen Lagerschilden des Standes der Technik insbesondere die Abstimmung des Sensormagnetring und der Sensorplatine negativ betroffen sind. Dementsprechend werden bürstenlose Elektromotoren des Standes der Technik, die herkömmliche nichtabtriebsseitige Lagerschild aufweisen häufig nicht optimal kommutiert.
Durch die drei gleichmäßig voneinander beabstandeten Einschubelemente, die am nichtabtriebsseitigen Lagerschild angeordnet sind, wobei das nicht abtriebsseitige Lagerschild und die Sensoraufnahme zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet sind, wird die genaue Positionierung und Ausrichtung der beschriebenen Bauteile deutlich erleichtert.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt wenn das nichtabtriebsseitige Lagerschild genau drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelemente aufweist, die als einteiliges Bauteil mit dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild ausgebildet sind.
Das nichtabtriebsseitige Lagerschild kann aus Kunststoff gefertigt sein, beispielsweise mittels Spritzguss. Alternativ dazu kann das nichtabtriebsseitigen Lagerschild aus Metall gefertigt sein, beispielsweise aus Aluminium, vorzugsweise mittels Fräsen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jedes der Einschubelemente eine radial orientierte und vorzugsweise plane Zentrierfläche aufweist, die zur konzentrischen Zentrierung des Einschubelements bezüglich des Statorblechpakets vorgesehen ist. Vorzugsweise liegt die Zentrierfläche im Einbauzustand an einer Radialstützfläche des Statorblechpakets an.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist jedes der Einschubelemente zwei tangential orientierte und vorzugsweise plane Zentrierflächen auf, die zur Winkelausrichtung des Einschubelements bezüglich des Statorblechpakets vorgesehen sind. Vorzugsweise liegen die planen Zentrierflächen im Einbauzustand an einer jeweiligen Tangentialstützfläche des Statorblechpakets an. Unter einer Winkelausrichtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausrichtung des nichtabtriebsseitigen Lagerschild bezüglich des Statorblechpakets zu verstehen, wobei der Winkel auf eine Drehrichtung der Rotorwelle bezogen ist. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung weist jedes der Einschubelemente eine axial orientierte und vorzugsweise plane Auflagefläche auf, die zum Einhalten einer definierten axialen Lage zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild bezüglich des Statorblechpakets vorgesehen ist. Vorzugsweise liegt die plane Auflagefläche im Einbauzustand an einer vorzugsweise planen Axialstützfläche des Statorblechpakets an. Unter einem Einbauzustand soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein solcher Zustand verstanden werden, bei dem das nichtabtriebsseitige Lagerschild an einem Statorblechpaket des bürstenlosen Elektromotors angeordnet ist, mit anderen Worten der bürstenlose Elektromotor betriebsbereit ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das nichtabtriebsseitige Lagerschild drei gleichmäßig voneinander beabstandete Halteelemente aufweist. Die Halteelemente bilden vorzugsweise jeweils einen Aufstand für eine Spannschraube, die zum Verbinden des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds mit einem abtnebsseitigen Lagerschild vorgesehen ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das nichtabtriebsseitige Rotorlager als Rollen- Festlager ausgebildet ist. Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch einen bürstenlosen Elektromotor mit einem Statorblechpaket, einem abtnebsseitigen Lagerschild, einem vorbeschriebenen nicht abtnebsseitigen Lagerschild und einer Rotorwelle, die in einem abtnebsseitigen Rotorlager des abtnebsseitigen Lagerschild gelagert ist. Vorzugsweise ist das abtriebsseitige Rotorlager als Rollen-Loslager ausgebildet. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der bürstenlose Elektromotor eine in der Sensoraufnahme aufgenommenen Sensorplatine zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle aufweist. Vorzugsweise ist die Sensorplatine zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild und dem abtnebsseitigen Lagerschild angeordnet.
Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Sensorplatine zwischen einer Unterseite des Lagerschilds und dem Statorblechpaket angeordnet ist. Unter einer Unterseite des Lagerschilds solle die Seite des Lagerschilds zu verstehen sein, die im bestimmungsgemäßen Betrieb dem abtriebsseitigen Lagerschild zugewandt ist.
Eine Anordnung der Sensorplatine zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild und dem abtriebsseitigen Lagerschild hat den Vorteil, dass eine kürzere Gesamtlänge des bürstenlosen Elektromotors erreicht werden kann. Vorzugsweise ist am nicht abtriebsseitigen Lagerschild für diesen Zweck eine Ausnehmung vorgesehen in der die Sensorplatine und/oder der Sensormagnetring aufgenommen ist bzw. aufgenommen werden kann.
Alternativ zu einer Anordnung der Sensorplatine zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild und dem abtriebsseitigen Lagerschild kann die Sensorplatine auf einer dem abtriebsseitigen Lagerschild abgewandten Seite des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds angeordnet sein. Gleichsam kann der Sensormagnetring auf der dem abtriebsseitigen Lagerschild abgewandten Seite des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds angeordnet sein.
Diesbezüglich wurde erkannt, dass die Sensorplatine bzw. der Sensormagnetring durch ein unerwünschtes Störmagnetfeld einer Spulenwicklung des Stators abgeschirmt ist. Dies führt zu einer verbesserten Messwertaufname von vorzugsweise vorgesehen Hallsensoren auf der Sensorplatine, was letztendlich die Kommutierung des bürstenlosen Elektromotors weiter verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der bürstenlose Elektromotor einen abtriebsseitig angeordneten Lüfter auf.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Es zeigen:
Figur 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines bürstenlosen Elektromotors in perspektivische Darstellung; Figur 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen nichtabtriebsseitigen Lagerschilds in perspektivische Darstellung;
Figur 3 den bürstenlosen Elektromotor der Figur 1 in einer Schnittdarstellung;
Figur 4 das nichtabtriebsseitige Lagerschild der Figur 2 angeordnet an einem Statorblechpaket eines bürstenlosen Elektromotors (vergleiche Figur 1 ); Figur 5 eine weitere Schnittdarstellung durch den bürstenlosen Elektromotor der Figur 1 ; und
Figur 6 ein Statorblechpaket des bürstenlosen Elektromotors der Figur 1 in perspektivischer Darstellung.
Ausführungsbeispiele:
Figur 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors 500. Der bürstenlose Elektromotor 500 weist einen Statorblechpaket 530, ein abtriebsseitiges Lagerschild 200 und eine zentral angeordnete Rotorwelle 560 auf. Ebenfalls vorgesehen am bürstenlosen Elektromotor 500 der Figur 1 ist ein abtriebsseitig angeordneter Lüfter 570.
Da Figur 1 einen betriebsbereit montierten bürstenlosen Elektromotor 500 zeigt, ist das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 nicht in Gänze dargestellt. Eine genauere Erläuterung des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100 folgt mit Bezug auf Figur 2. Aus Figur 1 wiederum ersichtlich ist, dass eine Sensorplatine 550 auf der dem abtriebsseitigen Lagerschild 200 abgewandten Seite des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100 aufgenommen ist. Die Sensorplatine 550 dient der Drehlagenerfassung der Rotorwelle 560.
Das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 weist drei gleichmäßig voneinander beabstandete Halteelelemente 127 auf, die jeweils einen Aufstand für eine Spannschraube 527 bilden. Mittels der Spannschrauben 527 sind das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 und das abtriebsseitige Lagerschild 200 miteinander verbunden.
Bereits angedeutet in Figur 1 ist eines der drei Einschubelemente 120, die im folgenden mit Bezug auf Figur 2 beschriebenen soll.
Figur 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100. Das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 weist eine Sensoraufnahme 150 auf, die als Träger für eine Sensorplatine 550 (vergleiche Figur 1 ) dient. Das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 und die Sensoraufnahme 150 sind zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ist das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 aus einem Metallblock gefräst. Wie der Figur 2 entnommen werden kann, weist das nicht abtriebsseitige Lagerschild 100 genau drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelemente 120 auf. Die drei gleichmäßig voneinander beabstandeten Einschubelemente 120 sind zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme in zum jeweiligen Einschubelement 120 korrespondierenden Einschuböffnungen 530 (vergleiche Figur 6), die in einem Statorblechpaket 530 ausgebildet sind, ausgebildet. Das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 der Figur 2 weist eine Vielzahl von konstruktiv ausgebildeten Flächen auf mit den die genaue Positionierung und Ausrichtung erleichtert wird. Diese Flächen sollen im Folgenden genauer beschrieben werden.
Zunächst weist jedes der Einschubelemente 120 eine Reihe radial orientierte und vorliegend plane Zentrierfläche 121 auf, die zur konzentrischen Zentrierung des Einschubelements 120 bezüglich des Statorblechpakets 530 (vergleiche Figur 6) vorgesehen ist. Im Einbauzustand liegt jede der planen Zentrierflächen 121 an einer korrespondierenden Radialstützfläche 521 des Statorblechpakets 530 an (vergleiche Figur 6).
Ferner weist jedes der Einschubelemente 120 zwei tangential orientierte und vorliegend plan ausgebildet Zentrierflächen 123 auf. Die planen Zentrierflächen 123 dienen zur Winkelausrichtung des Einschubelements 120 bezüglich des Statorblechpakets 530. Im Einbauzustand (vergleiche Figur 5) liegen die plane Zentrierflächen 123 an einer jeweiligen Tangentialstützfläche 523 des Statorblechpakets 530 an.
Schließlich weist jedes der Einschubelemente 120 eine axial orientierte und vorliegend plan ausgebildete Auflagefläche 125 auf, die zum Einhalten einer definierten axialen Lage zwischen dem nicht abtriebsseitigen Lagerschild 100 bezüglich des Statorblechpakets 530 vorgesehen ist. Wie bereits der Figur 1 entnommen werden kann liegt die plane Auflagefläche 125 an einer planen Axialstützfläche 525 des Statorblechpakets 530 an.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung in Längsrichtung durch den bürstenlosen Elektromotor 500 der Figur 1. Wie der Figur 3 entnommen werden kann, weist das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 eine Sensoraufnahme 150 auf, die als Träger für die Sensorplatine 550 zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle 560 dient. Das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 und die Sensoraufnahme 150 sind zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet, was vorliegend durch die Schraffur erkennbar ist. Insbesondere gut zu erkennen in Figur 3 ist eine plan ausgebildete und radial orientierte Zentrierfläche 121 des Einschubelements 120, die zur konzentrischen Zentrierung des Einschubelements 120 bezüglich des Statorblechpakets 530 vorgesehen ist. Im in Figur 3 gezeigten Einbauzustand stützt sich die plane und radial orientierte Zentrierfläche 121 an einer Radialstützfläche 521 des Statorblechpakets 530 ab. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sensorplatine 550 Träger eines Hallsensors 555, der mit einem Sensormagnetring 557 zwecks Drehlagenerfassung der Rotorwelle 560 zusammenwirkt.
Wie ebenfalls der Figur 3 entnommen werden, kann ist die Sensorplatine 550 auf einer dem abtriebsseitigen Lagerschild 200 abgewandten Seite des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100 angeordnet. Dies ermöglicht eine gewisse Abschirmung des Hallsensors 555 von einer Magnetfeldwirkung der Statorspulenwicklungen 590.
Die Rotorwelle 560 des bürstenlosen Elektromotors 500 der Figur 3 ist innerhalb des nicht abtriebsseitigen Lagerschild 100 in einem als Rollen-Festlager ausgebildeten nicht abtriebsseitigen Rollenrotorlager 510 gelagert. Abtriebsseitig ist die Rotorwelle 560 in einem abtriebsseitigen Rotorlager 580 gelagert, wobei das abtriebsseitige Rotorlager 580 als Rollen- Loslager ausgebildet ist.
Figur 4 zeigt freigestellt das nichtabtriebsseitige Lagerschild 100 im Einbauzustand, das heißt angeordnet an einem Statorblechpaket 530. Gut zu erkennen ist hier die einteilige Ausbildung des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100 mit der Sensoraufnahme 150 sowie den genau drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelementen 120. Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass im Einbauzustand die Einschubelemente 120 zumindest abschnittsweise in einer korrespondierenden Einschuböffnung 520, die im Statorblechpaket 530 ausgebildet ist, aufgenommen sind.
Figur 5 zeigt einen Schnitt quer durch den Elektromotor 500 zur Verdeutlichung der Zentrierung des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds 100 im Statorblechpaket 530. Gut zu erkennen sind die drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelemente 120 die, dies ist durch die Schnittdarstellung gut erkennbar, innerhalb eines Volumens des Statorblechpakets 530 verlaufen. Die radial orientierten Zentrierflächen 121 stützt sich an einer jeweiligen Radialstützfläche 521 des Statorblechpaket 530 ab. Die beidseitig des Einschubelements 120 vorgesehenen tangential orientierten planen Zentrierflächen 123, die zur Winkelausrichtung dienen, liegen an jeweiligen Tangentialstützflächen 523 des Statorblechpakets an. In den drei Öffnungen des Statorblechpakets 530 in den kein Einschubelement 120 befindlich ist, ist ein jeweiliger Polzahn 540 des Elektromotors 500 dargestellt. Figur 6 zeigt schließlich das Statorblechpaket 530 in perspektivischer Darstellung. Gut zu erkennen sind die genau drei gleichmäßig voneinander beabstandeten korrespondierenden Einschuböffnungen, in die die Einschubelemente 120 (vergleiche Figur 2) einzuführen sind.
Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Statorblechpaket genau sechs Statorspulenwicklungen 590 auf die gleichmäßig voneinander beabstandet entlang eines inneren Umfangs des Statorblechpakets 530 verlaufen. Zwischen zwei benachbarten Statorspulenwicklungen 590 sind, im Statorblechpaket 530 drei gleichmäßig voneinander beabstandete Radialstützflächen 521 ausgebildet.
Wie der Figur 6 entnommen werden kann, sind diese als radialer Vertiefungen innerhalb des Statorblechpakets 530 ausgebildet. Insgesamt sind genau drei Radialstützflächen 521 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind ebenfalls genau sechs Tangentialstützflächen 523 ausgebildet. Diese sind an einem jeweiligen Abschnitt des Statorblechpakets 530 angeordnet die die Statorspulenwicklung 590 nach innen begrenzt. Zwei benachbarte tangential Stützflächen 523 sind jeweils einem der Einschubelemente 120 (vergleiche Figur 2) zugeordnet. Am äußeren Umfang des Statorblechpakets 530 ist schließlich die plane Axialstützfläche 525 erkennbar, die als Aufstand für die plane Auflagefläche 125 der Einschubelemente 120 (vergleiche Figur 2) fungiert. Die Axialstützfläche 525 wird durch ein planes Ende des Statorblechpakets 530 gebildet.
Bezugszeichenliste
100 nichtabtriebsseitiges Lagerschild
1 10 Lagersitz
120 Einschubelement
121 radial orientierte Zentrierfläche
123 tangential orientierte Zentrierfläche
125 axial orientierte Auflagefläche
127 Halteelemente
150 Sensoraufnahme
200 abtriebsseitiges Lagerschild
500 Elektromotor
510 nichtabtriebsseitiges Rotorlager
520 korrespondierende Einschuböffnung
521 Radialstützfläche
523 Tantentialstützfläche
525 Axialstützfläche
527 Spannschraube
530 Statorblechpaket
540 Pohlzahn
550 Sensorplatine
555 Hallsensor
557 Sensormagnetring
560 Rotorwelle
570 Lüfter
580 abtriebsseitiges Rotorlager
590 Statorspulenwicklung
US Unterseite des Lagerschilds

Claims

Patentansprüche
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) für einen bürstenlosen Elektromotor (500), mit einem zentral angeordneten Lagersitz (1 10) zur Aufnahme eines nichtabtriebsseitigen Rotorlagers (510) für eine Rotorwelle (560) des bürstenlosen Elektromotors (500), dadurch gekennzeichnet, dass das nichtabtriebsseitige Lagerschild (100) eine Sensoraufnahme (150) aufweist, die als Träger für eine Sensorplatine (550) zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle (560) dient, wobei das nichtabtriebsseitige Lagerschild (100) und die Sensoraufnahme (150) zusammen als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das nichtabtriebsseitigen Lagerschild (100) drei gleichmäßig voneinander beabstandete Einschubelemente (120) aufweist, die zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme in einer zum jeweiligen Einschubelement (120) korrespondieren Einschuböffnung (520), die einem Statorblechpaket (530) des Elektromotors (500) zugehörig ist, ausgebildet sind.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Einschubelemente (120) eine radial orientierte und vorzugsweise plane Zentrierfläche (121 ) aufweist, die zur konzentrischen Zentrierung des Einschubelements (120) bezüglich des Statorblechpakets (530) vorgesehen ist und im Einbauzustand an einer Radialstützfläche (521 ) des Statorblechpakets (530) anliegt.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Einschubelemente (120) zwei tangential orientierte und vorzugsweise plane Zentrierflächen (123) aufweist, die zur Winkelausrichtung des Einschubelements (120) bezüglich des Statorblechpakets (530) vorgesehen sind und im Einbauzustand an einer jeweiligen Tangentialstützfläche (523) des Statorblechpakets (530) anliegt.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Einschubelemente (120) eine axiale orientierte und vorzugsweise plane Auflagefläche (125) aufweist, die zum Einhalten einer definierten axialen Lage zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild (100) bezüglich des Statorblechpakets (530) vorgesehen ist und im Einbauzustand an einer vorzugsweise planen Axialstützfläche (525) des Statorblechpakets (530) anliegt.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtabtriebsseitigen Lagerschild (100) drei gleichmäßig voneinander beabstandete Halteelemente (127) aufweist, die jeweils einen Aufstand für eine Spannschraube (527), die zum Verbinden des nichtabtriebsseitigen Lagerschilds (100) mit einem abtriebsseitigen Lagerschild (200) vorgesehen ist, aufweisen.
Nichtabtriebsseitiges Lagerschild (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nichtabtriebsseitiges Rotorlager (510) als Rollen- Festlager ausgebildet ist.
Bürstenloser Elektromotor (500) mit einem Statorblechpaket (530), einem abtriebsseitigen Lagerschild (200), einem nichtabtriebsseitigen Lagerschild (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Rotorwelle (560), die in einem abtriebsseitigen Rotorlager (580) des abtriebsseitigen Lagerschild (200) gelagert ist, wobei das abtriebsseitige Rotorlager (580) als Rollen-Loslager ausgebildet ist.
Bürstenloser Elektromotor (500) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der bürstenlose Elektromotor (500) eine in der Sensoraufnahme (150) aufgenommenen Sensorplatine (550) zur Drehlagenerfassung der Rotorwelle (560) aufweist, wobei die Sensorplatine (550) zwischen dem nichtabtriebsseitigen Lagerschild (100) und dem abtriebsseitigen Lagerschild (200) angeordnet ist, vorzugsweise zwischen einer Unterseite (US) des Lagerschild (100) und dem Statorblechpaket (530).
Bürstenloser Elektromotor (500) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der bürstenlose Elektromotor (500) einen abtriebsseitig angeordneten Lüfter (570) aufweist.
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