WO2022253458A1 - Elektromotor mit einem winkellagensensor - Google Patents

Elektromotor mit einem winkellagensensor Download PDF

Info

Publication number
WO2022253458A1
WO2022253458A1 PCT/EP2022/025232 EP2022025232W WO2022253458A1 WO 2022253458 A1 WO2022253458 A1 WO 2022253458A1 EP 2022025232 W EP2022025232 W EP 2022025232W WO 2022253458 A1 WO2022253458 A1 WO 2022253458A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
bearing
rotor shaft
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/025232
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerolf FICHTNER-PFLAUM
Manuel Heil
Woldemar OTT
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg filed Critical Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Priority to US18/566,299 priority Critical patent/US20240146157A1/en
Priority to EP22730058.9A priority patent/EP4348812A1/de
Priority to CN202280039333.8A priority patent/CN117480714A/zh
Publication of WO2022253458A1 publication Critical patent/WO2022253458A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K5/16—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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with an angular position sensor.
  • a bearing arrangement is known from DE 102019 127 241 A1 as the closest prior art.
  • the invention is therefore based on the object of enabling robust angular position detection in an electric motor.
  • the object is achieved with the electric motor according to the features specified in claim 1.
  • the electric motor is provided with an angular position sensor, the electric motor having a housing part, a bearing, in particular a floating bearing and a rotor shaft, with a bearing mount being formed on the housing part, in which the bearing, in particular the outer ring of the bearing is accommodated, wherein the inner ring of the bearing is slipped onto the rotor shaft and fixed to the rotor shaft in the axial direction, in particular by means of a shaft collar and a retaining ring, wherein the angular position sensor has a first printed circuit board, a spring element supported on the housing part, in particular an annular spring, leaf spring, shaped spring or metal bellows , presses on an alignment element in which the first printed circuit board is accommodated, wherein at least one tongue area of the alignment element connected to the first printed circuit board rests against the outer ring, in particular limiting the outer ring axially.
  • the advantage here is that precise detection of the angular position is made possible even if there is a temperature change and thus a change in the length of the rotor shaft.
  • the bearing is designed as a loose bearing, with another bearing on the rotor shaft being designed as a fixed bearing.
  • An area of the housing which surrounds the area of the motor lying axially between the fixed bearing and the floating bearing, is made of a different material than the rotor shaft, so that the material of the rotor shaft has a different coefficient of thermal linear expansion than the material of the area.
  • the rotor shaft is made of steel and the area is made of aluminum. The bearing fitted on the rotor shaft is thus displaced, as is the plate part which is in contact with it.
  • the angular position sensor can thus be designed to be robust against temperature changes or other influences that move the rotor shaft in the axial direction relative to the housing part.
  • the first printed circuit board is ring-shaped, in particular with the associated ring axis being aligned coaxially with the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the advantage here is that the first printed circuit board can be arranged in the axial region of the bearing. A compact and robust solution has thus been found.
  • the normal direction of the printed circuit board level is aligned parallel to the axis of rotation of the rotor shaft. The advantage here is that a simple detection can be carried out.
  • the first printed circuit board is accommodated in the aligning element, which has a plurality of tongue areas which are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular in relation to the axis of rotation of the rotor shaft, and which each bear against the outer ring of the bearing.
  • the alignment element is connected to the first printed circuit board by means of at least one screw, in particular either by screwing the screw into the alignment element or by guiding the screw through the alignment element and screwing in a nut lying against the alignment element, in particular with the screw head of the screw presses on the circuit board on the side of the circuit board facing away from the part and/or rests against the circuit board.
  • the area covered by the first printed circuit board in the axial direction is encompassed by the area covered by the bearing in the axial direction.
  • the first printed circuit board is radially spaced from the bearing.
  • the bearing mount is interrupted in the circumferential direction, so that a respective tongue area protrudes radially through the respective interrupted area and has a spatial area available for movement in the axial direction.
  • the spring element is designed as a guide for the first circuit board, in particular with the spring element being designed as a shaped spring, or that a screw screwed into the housing part acts as a guide for the first circuit board, or that a slide bushing is attached to a screw screwed into the housing part acts as a guide for the first circuit board.
  • a second ring-shaped printed circuit board is connected to the first printed circuit board, with a spacer element being arranged between the first and second printed circuit boards, with the first printed circuit board being arranged parallel and coaxial to the second printed circuit board.
  • a plate part slipped onto the rotor shaft rests against a shaft shoulder of the rotor shaft, the inner ring resting against the plate part on the side of the plate part facing away from the shaft shoulder,
  • the inner ring being axially delimited by a retaining ring arranged in an annular groove of the rotor shaft, or
  • the inner ring is axially delimited by a circlip arranged in an annular groove of the rotor shaft via a driver which is arranged axially between the inner ring and the circlip and is non-rotatably connected to the rotor shaft, in particular wherein the circlip rests on the driver and the driver rests on the inner ring.
  • the motor can be designed with or without a driver, ie with or without a brake.
  • the inner ring and the plate part are axially firmly positioned on the rotor shaft, ie axially fixed, and the advantage according to the invention is thus achieved, in particular the stability against thermally induced expansions.
  • the plate part is designed as a turntable, in particular with the plate part being a rotating body.
  • the plate part has a coding that can be detected by a sensor arranged on the first circuit board, or that the plate part, in particular in an axial depression, accommodates a coding disk whose coding can be detected by a sensor arranged on the first circuit board .
  • the advantage here is that fine-angle detection can be carried out. With a permanent magnet attached to the plate part in addition to the coding, it is possible to determine the total number of revolutions covered.
  • the angular position sensor can thus be implemented as a multiturn encoder.
  • the plate part is made from a ferromagnetic material or the plate part is made from a soft magnetic material, in particular aluminum.
  • the advantage here is that it is possible to bypass or shield magnetic fields of the stator.
  • a permanent magnet is attached to the plate part.
  • the housing part together with at least one stator housing part surrounds an interior area that includes the stator winding of the electric motor, forming a housing, which also includes the plate part and the first printed circuit board, in particular without a seal arranged between the stator winding and the first printed circuit board.
  • the sensor can be integrated into the interior of the stator.
  • the rotor shaft protrudes through the magnetic body and is non-rotatably connected to a fan wheel. The advantage here is that efficient cooling of the brake and the motor is made possible by the cooling air flow being conveyed along the outside of the brake and then along the outside of the stator.
  • an impulse wire sensor in particular a Wiegand sensor, is fitted on the first printed circuit board, in particular the distance between the plate part and the impulse wire sensor being chosen such that the permanent magnet rotating past the impulse wire sensor can be detected by means of the impulse wire sensor.
  • the advantage here is that not only the number of revolutions can be determined, but also the evaluation electronics can be supplied from the energy pulse generated when the permanent magnet rotates past, if a capacitor for buffering is arranged on the first printed circuit board.
  • a braking surface is formed on the housing part on the side of the housing part facing away from the plate part in the axial direction or is formed on a metal part, in particular sheet metal part, connected to the housing part.
  • a brake pad carrier is connected to the driver in a rotationally fixed manner but can be displaced in the axial direction, a magnet body accommodating a coil being connected in a rotationally fixed, in particular fixed, manner to the housing part, an armature disk being connected to the magnetic body in a rotationally fixed manner but displaceable in the axial direction, wherein the armature disk is arranged in the axial direction between the brake lining carrier and the magnetic body, further spring elements supported on the magnetic body pressing on the armature disk., in particular so that when the coil is energized, the armature disk is pulled towards the magnet body against the spring force generated by the other spring elements, so in particular a release occurs, in particular so that when the coil is not energized, the armature disk is pressed by the other spring elements onto the brake pad carrier, which thus opens the braking surface is pressed, in particular a collapse occurs.
  • the advantage here is that the brakes are applied automatically in the event of a power failure.
  • the housing part which is preferably made of metal, in particular of a ferromagnetic material, is arranged between the brake and the angular position sensor. In this way, the magnetic field of the brake is diverted and thus kept away from the angular position sensor.
  • FIG. 1 shows a cross section through the B-side area of an electric motor with an angle sensor and brake arranged integrated in the electric motor.
  • FIG. 2 shows the area with the brake removed in an oblique view, in particular so that the non-rotating sub-area of the angle sensor can be seen.
  • FIG. 3 the part removed in FIG. 2, which has the brake, is shown in an oblique view, ie in particular the preassembled brake with the non-rotating partial area of the angle sensor.
  • FIG. 4 shows an oblique view of printed circuit boards of the angle sensor which are connected in a rotationally fixed manner to the housing of the electric motor.
  • FIG. 7 An alternative guide for the printed circuit boards (7, 9) is shown in FIG.
  • FIG. 7 shows an alignment element 13 in an oblique view from a first viewing direction.
  • the aligning element 13 is shown in an oblique view from a second viewing direction, spring elements 11 pressing on the aligning element 13 being present.
  • a shaped spring 90 is shown in FIG. 9 as an alternative to the spring elements 11 .
  • FIG. 90 Another exemplary embodiment with such a shaped spring 90 is shown in FIG.
  • the electric motor has a stator housing part 1, which is connected at its first, in particular B-side, axial end area to a first housing part 12, in particular a flange part. On his second, specifically A- On the axial end area on the side, the stator housing part 1 is connected to a second housing part, in particular a flange part.
  • a bearing 2 for rotatably supporting the rotor shaft 4 is accommodated in the housing part 12 .
  • the bearing 2 is preferably designed as a floating bearing, whereas a bearing accommodated in the second housing part is designed as a fixed bearing.
  • the axial position of the bearing 2 connected to the rotor shaft depends on the temperature.
  • a plate part 6 is slipped onto the rotor shaft 4 and is positioned against a shaft shoulder of the rotor shaft 4 .
  • the inner ring of the bearing 2 bears against the plate part 6 on the side of the plate part 6 facing away from the shaft shoulder in the axial direction.
  • a driver 3 rests, in particular on the inner ring of the bearing 2.
  • a retaining ring 14 accommodated in an annular groove of the rotor shaft 4 rests on the side of the driver 3 facing away from the plate part 6 in the axial direction.
  • the plate part 6 and the driver 3 are preferably connected to the rotor shaft 4 in a rotationally fixed manner, in particular with a positive fit.
  • the inner ring of the bearing 2 is connected to the rotor shaft 4 with a non-positive fit and/or with a material connection.
  • the outer ring of the bearing 2 is accommodated on a bearing seat which is formed in the housing part 12 .
  • the bearing mount is designed in such a way that the outer ring is arranged such that it can be displaced axially, that is to say in particular has play in the axial direction.
  • the outer ring is preferably held by means of a transition fit with little play. In this way, when the inner ring of the bearing 2 is displaced, the outer ring can also be displaced.
  • a first printed circuit board 9 is held by an alignment element 13, in particular a carrier part.
  • the alignment element 13 is acted upon by a spring element 11 supported on the housing part 12 in the axial direction with a spring force generated by the spring element 11 .
  • the spring element 11 supported on the housing part 12 thus presses via the alignment element 13, in particular the carrier part, onto the first printed circuit board 9.
  • the first printed circuit board 9 has a ring-like design and is equipped with at least one Wiegand sensor, by means of which the rotation past of a permanent magnet 5 fastened to the plate part 6 can be detected. In particular, there is even at least one electronic circuit whose components are also fitted on the first printed circuit board 9 . The number of revolutions is determined by detecting the permanent magnet 5 . A fine angle determination is carried out by exciting the conductor tracks of circuit board 22 .
  • the permanent magnet 5 is integrally bonded, in particular adhesively bonded, to the plate part 6, in particular in an axial depression of the plate part.
  • a printed circuit board 22 the conductor tracks of which interact with the stationary part of the angle sensor for detecting the fine angle position, is fastened to the plate part 6.
  • the circuit board 22 covers the permanent magnet 5 .
  • the two printed circuit boards 6 and 7 are connected by means of an electrical plug connection.
  • Alignment element 13 is fastened to first printed circuit board 6 by means of screws 40, with respective tongue areas 15 being formed on alignment element 13, spaced apart from one another in the circumferential direction, each of which rests against an axial end face of the outer ring of bearing 2, i.e. in particular against a flat surface section of the Outer ring, wherein the normal direction of this surface portion is aligned parallel to the axial direction.
  • the outer ring is pressed in the axial direction by the tongue areas 15, in particular to reduce the bearing clearance.
  • each tongue area 15 has an axial gap available, within which the respective tongue area 15 has axial play.
  • the rotor shaft 4 thermally expands, the position of the plate part 6 and the inner ring of the bearing 2 is shifted axially, but the distance between the first printed circuit board 9 and the plate part 6 remains unchangeable, since the spring element 11 supported on the housing part 12 is the first Circuit board 9 is pressed onto the outer ring by means of the alignment element 13 connected to the first circuit board 9, in particular by means of its tongue areas 15, and is thus moved axially with the inner ring accordingly.
  • the axial dimensional tolerances that arise between the rotor shaft structure and the housing structure are compensated for by this spring-loaded support on the bearing outer ring.
  • the permanent magnet 5 arranged on the plate part 6 briefly has a minimal distance to the Wiegand sensor with each rotation. According to the invention, this minimum distance also remains unchangeable.
  • the circuit board 22 acting as a coding disk is accommodated in the plate part 6, which is preferably designed as a turntable with a corresponding axial depression, and is connected to the plate part 6 in a rotationally fixed manner.
  • the information encoded by the coding disk is detected, preferably inductively or optically, and by an evaluation unit arranged on the first and/or second printed circuit board (7, 9) to determine the fine angle position information used.
  • the coding disk has one or more tracks of surface areas which alternately reflect or transmit optically to different degrees in the circumferential direction.
  • An angular position sensor is thus arranged within the stator area of the electric motor, ie within the housing surrounding the stator.
  • the Angular position sensor not specially sealed or specially shielded from the spatial area filled by the stator winding of the stator.
  • an annular gap is formed between the radial outer edge of the plate part 6 and the housing part 12 .
  • the plate part 6 is made of ferromagnetic material or even of soft magnetic material, in particular aluminum, a magnetically shielding effect can be achieved, especially if the underlying mechanisms for the shielding are different.
  • a braking surface is formed on the side of the housing part 12 facing away from the plate part 6 .
  • This can preferably be implemented as a sheet metal part which rests against the housing part 12 or alternatively directly as a finely machined surface area of the housing part 12.
  • a brake pad carrier 20 is slipped with its internal toothing onto the external toothing of the driver 3, so that the two toothings mesh with one another in such a way that the brake pad carrier 20 can be moved back and forth in the axial direction, but is positively connected in the circumferential direction, i.e. is connected in a rotationally fixed manner .
  • An armature disk 19 is arranged on the side facing away from the housing part 12 .
  • the armature disk is non-rotatably connected to a magnet body 18 in which a coil 17 that can be energized is accommodated.
  • the armature disk is arranged so that it can be moved back and forth axially relative to the magnet body 18 .
  • axially extending bolts are preferably connected to the magnet body, which are spaced apart from one another in the circumferential direction and protrude through corresponding recesses in the armature disk.
  • the magnet body is firmly connected to the housing part 12 by means of the bolts or alternatively directly, that is to say in particular also in a rotationally fixed manner.
  • the armature disk is subjected to a spring force by further spring elements supported on the magnet body 18 .
  • the further spring elements supported on the magnet body 18 thus press the armature disk 19 towards the brake lining carrier 20 .
  • the armature disk 19 is drawn towards the magnetic body 18 against the spring force generated by the further spring elements supported on the magnetic body 18, so that the brake pad carrier 20 can rotate freely and the brake is thus released.
  • the brake is engaged because the additional spring elements supported on the magnetic body 18 press the anchor disks onto the brake lining carrier 20, which is thus pressed onto the braking surface on its side facing away from the anchor disk 19.
  • the friction torque is generated by the brake pads arranged on both sides of the brake pad carrier 20 with the braking surface on the one hand and with the armature disk 19 on the other side.
  • the rotor shaft preferably protrudes through a recess in the magnetic body 18 and is connected to a fan wheel in a rotationally fixed manner at its end region which protrudes on the side of the magnetic body 18 facing away from the stator.
  • the hood 21 On its side facing away from the stator, the hood 21 has a fan grille formed from grille openings, through which the sucked-in air can be sucked.
  • the armature disk 19 is made of a ferromagnetic material.
  • a screw which is screwed into the housing part 12 is used as the guide part 10 for the first printed circuit board 9 .
  • FIG. 1 An axial gap is shown in FIG. 1 between the respective tongue area 15 and the outer ring of the bearing 2 . This is preferably omitted if the spring element 11 acts on the first printed circuit board 9 with a sufficiently strong spring force. This is shown in FIG.
  • the spring elements 11 press on the alignment element, the contact surface being arranged in a recessed manner on the alignment element 13 in the axial direction.
  • no brake is arranged on the electric motor.
  • the driver 3 is then also omitted and the securing ring 14 then rests directly on the inner ring of the bearing 2 .
  • a slide bushing 51 is fitted onto the screw as a guide for the first printed circuit board 9, as shown in FIG.
  • the guide can also be realized by a shaped spring, so that the separate spring element 11 is then also omitted.
  • a shaped spring 90 is shown in Figure 9 and then also replaces the spring elements 11.
  • Guided by sliding bushes 52 or the like is then preferably also omitted, since the shaped spring 90 applies the elastic compressive force to the alignment element 13, distributed evenly around the circumference, in particular and on the Housing part 12 is supported.
  • a screw 100 which can also be designed as a pin, is passed through the housing part 12 from the outside and protrudes into a corresponding depression in the alignment element 13.
  • the alignment element 13 is thus secured in a form-fitting manner in the circumferential direction and also limited in the axial direction, since the screw 100 also acts as an axial limitation.
  • the shaped spring 90 thus presses the aligning element 13 against the outer ring of the bearing 2, the maximum axial play being defined by the screw 100 in this case.
  • the respective alignment element is also in contact with the radial outer surface, so that the radial position of the first printed circuit board 9 can also be precisely determined. The other management can then also be omitted or would be overdetermined.
  • the axial guidance is effected by means of bushings, preferably three, which are spaced apart from one another in the circumferential direction and which are accommodated in the housing part 12 in a form-fitting manner, in particular by means of a countersink.
  • the concentric and coaxial alignment of the alignment element 13 is effected via the bearing outer ring.
  • One of these bushings is guided in the housing part 12 with little play and thus causes the most exact possible torsional or torque support.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

Elektromotor mit einem Winkellagensensor, wobei der Elektromotor ein Gehäuseteil, ein Lager, insbesondere ein Loslager und eine Rotorwelle aufweist, wobei am Gehäuseteil eine Lageraufnahme ausgebildet ist, in welcher das Lager, insbesondere der Außenring des Lagers aufgenommen ist, wobei der Innenring des Lagers auf die Rotorwelle aufgesteckt und in axialer Richtung an der Rotorwelle festgelegt ist, wobei der Winkellagensensor eine erste Leiterplatte aufweist, wobei ein am Gehäuseteil abgestütztes Federelement auf die erste Leiterplatte drückt, wobei zumindest ein Zungenbereich eines mit der ersten Leiterplatte verbundenen Teils am Außenring anliegt.

Description

Elektromotor mit einem Winkellagensensor
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Winkellagensensor.
Es ist allgemein bekannt, dass Sensoren auf Umwelteinflüsse empfindlich reagieren können.
Aus der DE 102019 127 241 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Lageranordnung bekannt.
Aus der DE 102015 207492 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine robuste Winkellagendetektion in einem Elektromotor zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit einem Winkellagensensor vorgesehen ist, wobei der Elektromotor ein Gehäuseteil, ein Lager, insbesondere ein Loslager und eine Rotorwelle aufweist, wobei am Gehäuseteil eine Lageraufnahme ausgebildet ist, in welcher das Lager, insbesondere der Außenring des Lagers aufgenommen ist, wobei der Innenring des Lagers auf die Rotorwelle aufgesteckt und in axialer Richtung an der Rotorwelle festgelegt ist, insbesondere mittels eines Wellenbundes und eines Sicherungsrings, wobei der Winkellagensensor eine erste Leiterplatte aufweist, wobei ein am Gehäuseteil abgestütztes Federelement, insbesondere Ringfeder, Blattfeder, Formfeder oder Metallbalg, auf ein Ausrichtelement drückt, in welchem die erste Leiterplatte aufgenommen ist, wobei zumindest ein Zungenbereich des mit der ersten Leiterplatte verbundenen Ausrichtelements am Außenring anliegt, insbesondere den Außenring axial begrenzt.
Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Temperaturveränderung und somit Längenveränderung der Rotorwelle eine präzise Detektion der Winkellage ermöglicht ist. Das Lager ist als Loslager ausgeführt, wobei ein weiteres Lager der Rotorwelle als Festlager ausgeführt ist. Ein Bereich des Gehäuses, welches den axial zwischen dem Festlager und dem Loslager liegenden Bereich des Motors gehäusebildend umgibt ist aus einem anderen Material als die Rotorwelle ausgebildet, so dass das Material der Rotorwelle einen anderen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Bereichs. Beispielsweise ist die Rotorwelle aus Stahl und der Bereich aus Aluminium ausgebildet. Somit verschiebt sich das auf der Rotorwelle aufgesteckte Lager und auch das an ihm anliegende Plattenteil. Da der Sensor zur Detektion einer auf dem Plattenteil angeordneten Codierscheibe oder Codierung auf der Leiterplatte angeordnet ist, die zwar drehfest zum Gehäuseteil angeordnet ist aber von dem Federteil relativ zum Außenring unbeweglich angeordnet ist, ist erfindungsgemäß der Abstand zwischen Plattenteil und der ersten Leiterplatte konstant. Somit ist der Winkellagensensor gegen Temperaturänderungen oder sonstige Einflüsse, welche die Rotorwelle relativ zum Gehäuseteil in axialer Richtung verschieben, robust ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte ringförmig ausgebildet, insbesondere wobei die zugehörige Ringachse koaxial zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die erste Leiterplatte im axialen Bereich des Lagers anordenbar ist. Somit ist eine kompakte und robuste Lösung gefunden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Normalenrichtung der Leiterplattenebene parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Detektion ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte in dem Ausrichtelement aufgenommen, welches mehrere, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Zungenbereiche aufweist, welche jeweils an dem Außenring des Lagers anliegen. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterplatte geschützt angeordnet ist und dass eine gleichmäßige Verschiebung des Außenrings erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ausrichtelement mit der ersten Leiterplatte mittels zumindest einer Schraube verbunden, insbesondere entweder indem die Schraube in das Ausrichtelement eingeschraubt ist oder indem die Schraube durch das Ausrichtelement durchgeführt und eine am Ausrichtelement anliegende Mutter eingeschraubt ist, insbesondere wobei der Schraubenkopf der Schraube auf der vom Teil abgewandten Seite der Leiterplatte auf die Leiterplatte drückt und/oder an der Leiterplatte anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Lösung gefunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der von der ersten Leiterplatte in axialer Richtung überdeckte Bereich von dem vom Lager in axialer Richtung überdeckten Bereich umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor kompakt und robust aufgebaut ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte vom Lager radial beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor robust und kompakt ausgeführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lageraufnahme in Umfangsrichtung unterbrochen, so dass durch den jeweiligen unterbrochenen Bereich ein jeweiliger Zungenbereich radial hindurchragt und einen Raumbereich zur Bewegung in axialer Richtung zur Verfügung hat.
Von Vorteil ist dabei, dass im Bereich der Lageraufnahme die Ausrichtung der ersten Leiterplatte relativ zum Außenring erfolgt. Somit ist eine robuste und kompakte Lösung erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federelement als Führung für die erste Leiterplatte ausgebildet, insbesondere wobei das Federelement als Formfeder ausgeführt ist, oder dass eine ins Gehäuseteil eingeschraubte Schraube als Führung für die erste Leiterplatte fungiert, oder dass eine auf eine ins Gehäuseteil eingeschraubte Schraube aufgesteckte Gleitbuchse als Führung für die erste Leiterplatte fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige präzise Ausrichtung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine zweite ringartig ausgebildete Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte verbunden, wobei zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte ein Distanzelement angeordnet ist, wobei die erste Leiterplatte parallel und koaxial zur zweiten Leiterplatte angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine große Anzahl von Bauelementen zur Auswertung der Sensorsignale auf den Leiterplatten bestückbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt ein auf die Rotorwelle aufgestecktes Plattenteil an einer Wellenschulter der Rotorwelle an, wobei der Innenring an der von der Wellenschulter abgewandten Seite des Plattenteils an dem Plattenteil anliegt,
- wobei der Innenring von einem in einer Ringnut der Rotorwelle angeordneten Sicherungsring axial begrenzt wird oder
- wobei der Innenring von einem in einer Ringnut der Rotorwelle angeordneten Sicherungsring axial begrenzt wird über einen axial zwischen dem Innenring und dem Sicherungsring angeordneten, mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Mitnehmer, insbesondere wobei der Sicherungsring am Mitnehmer anliegt und der Mitnehmer an dem Innenring anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor mit oder ohne Mitnehmer, also mit oder ohne Bremse, ausführbar ist. In jedem Fall ist der Innenring und das Plattenteil and er Rotorwelle axial fest positioniert, also axial festgelegt und somit der erfindungsgemäße Vorteil erreicht, insbesondere die Stabilität gegen thermisch bedingte Ausdehnungen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Plattenteil als Drehteller ausgebildet, insbesondere wobei das Plattenteil ein Rotationskörper ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung erreichbar ist und ein Auswuchten entbehrlich ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Plattenteil eine Codierung auf, welche durch einen auf der ersten Leiterplatte angeordneten Sensor detektierbar ist, oder dass das Plattenteil, insbesondere in einer axialen Vertiefung, eine Codierscheibe aufnimmt, deren Codierung durch einen auf der ersten Leiterplatte angeordneten Sensor detektierbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Feinwinkeldetektion ausführbar ist. Mit einem auf dem Plattenteil zusätzlich zur Codierung angebrachten Dauermagnet ist eine Bestimmung der insgesamt zurückgelegten Umdrehungen ermöglicht. Somit ist der Winkellagensensor als Multiturngeber ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Plattenteil aus einem ferromagnetischen Material gefertigt oder das Plattenteil ist aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere Aluminium, gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Vorbeilenken oder abschirmen magnetischer Felder des Stators ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Dauermagnet am Plattenteil befestigt. Von Vorteil ist dabei, dass die Anzahl der Umdrehungen detektierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Gehäuseteil zumindest mit einem Statorgehäuseteil zusammen einen die Statorwicklung des Elektromotors umfassenden Innenraumbereich gehäusebildend, der auch das Plattenteil und die erste Leiterplatte umfasst, insbesondere ohne zwischen Statorwicklung und erster Leiterplatte zwischengeordnete Abdichtung. Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor im Innenbereich des Stators integriert anordenbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die Rotorwelle durch den Magnetkörper hindurch und ist mit einem Lüfterrad drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Kühlung der Bremse und des Motors ermöglicht ist, indem der Kühlluftstrom an der Außenseite der Bremse und danach an der Außenseite des Stators entlanggefördert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Impulsdrahtsensor, insbesondere Wiegandsensor, auf der ersten Leiterplatte bestückt, insbesondere wobei der Abstand zwischen Plattenteil und Impulsdrahtsensor derart gewählt ist, dass das Vorbeidrehen des Dauermagnets am Impulsdrahtsensor mittels des Impulsdrahtsensors detektierbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur die Umdrehungsanzahl bestimmbar ist, sondern auch die Auswerteelektronik aus dem beim Vorbeidrehen des Dauermagneten erzeugten Energiepuls versorgbar ist, wenn eine Kapazität zur Abpufferung auf der ersten Leiterplatte angeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der vom Plattenteil in axialer Richtung abgewandten Seite des Gehäuseteils eine Bremsfläche am Gehäuseteil ausgebildet oder ist an einem mit dem Gehäuseteil verbundenen Metallteil, insbesondere Blechteil, ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor mit einer Bremse ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Bremsbelagträger mit dem Mitnehmer drehfest aber in axialer Richtung verschiebbar verbunden, wobei ein eine Spule aufnehmender Magnetkörper mit dem Gehäuseteil drehfest, insbesondere fest, verbunden ist, wobei eine Ankerscheibe drehfest aber in axialer Richtung verschiebbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte weitere Federelemente auf die Ankerscheibe drücken., insbesondere so dass bei Bestromung der Spule die Ankerscheibe entgegen der von den weiteren Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen wird, insbesondere also ein Lüften erfolgt, insbesondere so dass bei Nichtbestromung der Spule die ankerscheibe von den weiteren Federelementen auf den Bremsbelagträger gedrückt wird, der somit auf die Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere also ein Einfallen erfolgt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall ein Einfallen der Bremse automatisch erfolgt. Außerdem ist zwischen der Bremse und dem Winkellagensensor das Gehäuseteil angeordnet, das vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist. Auf diese Weise wird das Magnetfeld der Bremse abgeleitet und somit ferngehalten von dem Winkellagensensor.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch den B-seitigen Bereich eines Elektromotors mit im Elektromotor integriert angeordnetem Winkelsensor und Bremse gezeigt.
In der Figur 2 ist der Bereich bei entfernter Bremse in Schrägansicht dargestellt, insbesondere so dass der nicht drehende Teilbereich des Winkelsensors erkennbar ist.
In der Figur 3 ist der in Figur 2 entfernte Teil, welcher die Bremse aufweist, in Schrägansicht dargestellt, insbesondere also die vormontierte Bremse mit dem nicht drehenden Teilbereich des Winkelsensors.
In der Figur 4 sind mit dem Gehäuse des Elektromotors drehfest verbundene Leiterplatten des Winkelsensors in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 5 ist eine alternative Führung für die Leiterplatten (7, 9) dargestellt.
In der Figur 6 ist im Unterschied zur Figur 1 ein Axialspalt durch eine genügend hohe Federkraft verhindert.
In der Figur 7 ist ein Ausrichtelement 13 in Schrägansicht aus einer ersten Blickrichtung dargestellt.
In der Figur 8 ist das Ausrichtelement 13 in Schrägansicht aus einer zweiten Blickrichtung dargestellt, wobei auf das Ausrichtelement 13 drückende Federelemente 11 vorhanden sind.
In der Figur 9 ist eine Formfeder 90 als Alternative zu den Federelementen 11 gezeigt.
In der Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer solchen Formfeder 90 dargestellt.
Wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt, weist der Elektromotor ein Statorgehäuseteil 1 auf, welches an seinem ersten, insbesondere B-seitigen, axialen Endbereich mit einem ersten Gehäuseteil 12, insbesondere Flanschteil, verbunden ist. An seinem zweiten, insbesondere A- seitigen, axialen Endbereich ist das Statorgehäuseteil 1 mit einem zweiten Gehäuseteil, insbesondere einem Flanschteil, verbunden.
In dem Gehäuseteil 12 ist ein Lager 2 zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 4 aufgenommen. Das Lager 2 ist vorzugsweise als Loslager ausgeführt, wohingegen ein im zweiten Gehäuseteil aufgenommenes Lager als Festlager ausgeführt ist.
Da für die Rotorwelle 4 ein anderes Material verwendet wird als für das Statorgehäuseteil 1 , ist die axiale Position des mit der Rotorwelle verbundenen Lagers 2 von der Temperatur abhängig.
Zur axialen Festlegung des Lagers 2 auf der Rotorwelle 4 ist ein Plattenteil 6 auf die Rotorwelle 4 aufgesteckt, das gegen eine Wellenschulter der Rotorwelle 4 angestellt ist. Der Innenring des Lagers 2 liegt auf der von der Wellenschulter in axialer Richtung abgewandten Seite des Plattenteils 6 am Plattenteil 6 an. Auf der vom Plattenteil 6 in axialer Richtung abgewandten Seite des Innenrings des Lagers 2 liegt ein Mitnehmer 3 an, insbesondere am Innenring des Lagers 2.
Ein in einer Ringnut der Rotorwelle 4 aufgenommener Sicherungsring 14 liegt an der vom Plattenteil 6 in axialer Richtung abgewandten Seite des Mitnehmers 3 an.
Somit ist nicht nur der Innenring des Lagers 2, sondern auch das Plattenteil 6 und der Mitnehmer 3 axial gesichert und an der Rotorwelle 4 axial festgelegt.
Vorzugsweise sind das Plattenteil 6 und der Mitnehmer 3 drehfest, insbesondere formschlüssig, mit der Rotorwelle 4 verbunden. Der Innenring des Lagers 2 ist kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Rotorwelle 4 verbunden.
Der Außenring des Lagers 2 ist an einer Lageraufnahme aufgenommen, die im Gehäuseteil 12 ausgebildet ist. Dabei ist die Lageraufnahme derart ausgeführt, dass der Außenring axial verschiebbar angeordnet ist, insbesondere also in axialer Richtung Spiel hat, Vorzugsweise ist der Außenring mittels Übergangspassung mit geringem Spiel aufgenommen. Auf diese Weise ist bei einer Verschiebung des Innenrings des Lagers 2 der Außenring mitverschiebbar.
Eine erste Leiterplatte 9 ist von einem Ausrichtelement 13, insbesondere Trägerteil, aufgenommen. Das Ausrichtelement 13 wird von einem an dem Gehäuseteil 12 abgestützten Federelement 11 in axialer Richtung mit einer von dem Federelement 11 erzeugten Federkraft beaufschlagt. Das am Gehäuseteil 12 abgestützte Federelement 11 drückt also über das Ausrichtelement 13, insbesondere Trägerteil, auf die erste Leiterplatte 9.
Die erste Leiterplatte 9 ist ringartig ausgeführt und mit zumindest einem Wiegandsensor bestückt, mittels dessen das Vorbeidrehen eines am Plattenteil 6 befestigten Dauermagnets 5 detektierbar ist. Insbesondere ist sogar zumindest eine elektronische Schaltung, deren Bauelemente ebenfalls auf der ersten Leiterplatte 9 bestückt sind. Mittels der Detektion des Dauermagnets 5 wird die Anzahl der Umdrehungen bestimmt. Mittels der Anregung der Leiterbahnen der Platine 22 wird eine Feinwinkelbestimmung ausgeführt.
Vorzugsweise ist der Dauermagnet 5 stoffschlüssig, insbesondere klebeverbunden, an dem Plattenteil 6 angebracht, insbesondere in einer axialen Vertiefung des Plattenteils. Eine Platine 22, deren Leiterbahnen mit dem stationären Teil des Winkelsensors zur Feinwinkellagenerfassung in Wechselwirkung sind, ist am Plattenteil 6 befestigt. Insbesondere deckt die Platine 22 den Dauermagnet 5 ab.
Eine ebenfalls ringartig ausgebildete, zur ersten Leiterplatte 6 koaxial ausgerichtete zweite Leiterplatte 7 ist mittels zwischen den beiden Leiterplatten 6 und 7 zwischengeordneter Distanzelemente 8, insbesondere also Abstandshalter, voneinander in axialer Richtung beabstandet. Die beiden Leiterplatten 6 und 7 sind mittels einer elektrischen Steckverbindung verbunden.
Mit der ersten Leiterplatte 6 ist das Ausrichtelement 13 mittels Schrauben 40 befestigt, wobei an dem Ausrichtelement 13 in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, jeweilige Zungenbereich 15 ausgebildet sind, die jeweils an einer axialen Stirnfläche des Außenrings des Lagers 2 anliegen, insbesondere also an einem ebenen Oberflächenabschnitt des Außenrings, wobei die Normalenrichtung dieses Oberflächenabschnitts parallel zur axialen Richtung ausgerichtet ist. Infolge der von dem Federelement 11 erzeugten Federkraft wird der Außenring von den Zungenbereichen 15 in axialer Richtung gedrückt, insbesondere zur Verringerung der Lagerluft.
Die am Gehäuseteil 12 ausgeformte Lageraufnahme für den Außenring des Lagers 2 ist in Umfangsrichtung für die Zungenbereiche 15 jeweils unterbrochen. Somit steht jedem Zungenbereich 15 ein Axialspalt zur Verfügung, innerhalb dessen der jeweilige Zungenbereich 15 axiales Spiel aufweist.
Erfindungsgemäß ist somit bei einer thermischen Ausdehnung der Rotorwelle 4 zwar die Position des Plattenteils 6 und des Innenrings des Lagers 2 axial verschoben, der Abstand zwischen der ersten Leiterplatte 9 und dem Plattenteil 6 bleibt jedoch unveränderlich, da vom am Gehäuseteil 12 abgestützten Federelement 11 die erste Leiterplatte 9 mittels des mit der ersten Leiterplatte 9 verbundenen Ausrichtelements 13, insbesondere mittels seiner Zungenbereiche 15, auf den Außenring gedrückt und somit mit dem Innenring axial entsprechend mitbewegt wird. Insbesondere werden auch die axialen Maßtoleranzen, die sich zwischen dem Rotorwellen-Aufbau und dem Gehäuse-Aufbau ergebenen, über diese gefederte Abstützung am Lager-Außenring kompensiert.
Der auf dem Plattenteil 6 angeordnete Dauermagnet 5 weist bei jeder Umdrehung kurzzeitig einen minimalen Abstand zum Wiegandsensor auf. Erfindungsgemäß bleibt auch dieser minimale Abstand unveränderlich. Außerdem ist im vorzugsweise mit einer entsprechenden axialen Vertiefung als Drehteller ausgeführten Plattenteil 6 die als Codierscheibe fungierende Platine 22 aufgenommen und mit dem Plattenteil 6 drehfest verbunden. Mittels zumindest eines auf der ersten oder zweiten Leiterplatte (9, 7) bestückten Sensors wird die von der Codierscheibe codierte Information vorzugsweise induktiv oder optisch detektiert und von einer auf der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (7, 9) angeordneten Auswerteeinheit zur Bestimmung der Feinwinkellageninformation verwendet. Beispielsweise weist die Codierscheibe hierzu eine oder mehrere Spuren von in Umfangsrichtung einander abwechselnd optisch unterschiedlich stark reflektierenden oder transmittierenden Flächenbereichen auf.
Somit ist innerhalb des Statorbereichs des Elektromotors, also innerhalb des den Stator umgebenden Gehäuses ein Winkellagensensor angeordnet. Insbesondere ist der Winkellagensensor nicht besonders abgedichtet oder besonders abgeschirmt vom von der Statorwicklung des Stators ausgefüllten Raumbereich. Allerdings ist zwischen dem radialen Außenrand des Plattenteils 6 und dem Gehäuseteil 12 ein Ringspalt ausgebildet.
Bei Ausführung des Plattenteils 6 aus ferromagnetischem Material oder sogar aus weichmagnetischem Material, insbesondere Aluminium, ist jedoch eine magnetisch abschirmende Wirkung erreichbar, insbesondere auch wenn die zugrundeliegenden Mechanismen für die Abschirmung unterschiedlich sind.
Auf der von dem Plattenteil 6 abgewandten Seite des Gehäuseteils 12 ist eine Bremsfläche ausgebildet. Vorzugsweise ist dies als ein Blechteil ausführbar, welches am Gehäuseteil 12 anliegt oder alternativ direkt als fein bearbeiteter Oberflächenbereich des Gehäuseteils 12.
Ein Bremsbelagträger 20 ist mit seiner Innenverzahnung auf die Außenverzahnung des Mitnehmers 3 aufgesteckt, so dass die beiden Verzahnungen derart miteinander im Eingriff sind, dass der Bremsbelagträger 20 in axialer Richtung hin- und herverschiebbar ist, aber in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, also drehfest verbunden ist.
Auf der vom Gehäuseteil 12 abgewandten Seite ist eine Ankerscheibe 19 angeordnet. Die Ankerscheibe ist drehfest mit einem Magnetkörper 18 verbunden, in dem eine bestrombare Spule 17 aufgenommen ist. Die Ankerscheibe ist relativ zum Magnetkörper 18 axial hin- und herverschiebbar angeordnet. Vorzugsweise sind hierzu axial sich erstreckende Bolzen mit dem Magnetkörper verbunden, die voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind und durch entsprechende Ausnehmungen der Ankerscheibe hindurchragen.
Mittels der Bolzen oder alternativ direkt ist der Magnetkörper mit dem Gehäuseteil 12 fest, insbesondere also auch drehfest, verbunden.
Die Ankerscheibe ist von am Magnetkörper 18 abgestützten weiteren Federelementen mit einer Federkraft beaufschlagt. Die am Magnetkörper 18 abgestützten weiteren Federelemente drücken also die Ankerscheibe 19 zum Bremsbelagträger 20 hin. Bei Bestromung der Spule 17 wird die Ankerscheibe 19 entgegen der von den am Magnetkörper 18 abgestützten weiteren Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper 18 hingezogen, so dass der Bremsbelagträger 20 frei drehen kann und die Bremse damit gelüftet ist. Bei Nichtbestromung der Spule 17 fällt die Bremse ein, da die am Magnetkörper 18 abgestützten weiteren Federelemente die Ankerscheiben auf den Bremsbelagträger 20 drücken, der somit auf seiner von der Ankerscheibe 19 abgewandten Seite auf die Bremsfläche gedrückt wird.
Das Reibmoment wird von den beidseitig am Bremsbelagträger 20 angeordneten Bremsbelägen einerseits mit der Bremsfläche und auf der anderen Seite mit der Ankerscheibe 19 erzeugt.
Vorzugsweise ragt die Rotorwelle durch eine Ausnehmung des Magnetkörpers 18 hindurch und ist an ihrem auf der vom Stator abgewandten Seite des Magnetkörpers 18 hervorragenden Endbereich drehfest mit einem Lüfterrad verbunden.
Eine mit dem Gehäuseteil 12 verbundene Haube 21, insbesondere Lüfterhaube, umgibt das Lüfterrad und die Bremse. Die Haube 21 hat auf ihrer vom Stator abgewandten Seite ein aus Gitteröffnungen gebildetes Lüftergitter, durch welches die angesaugte Luft ansaugbar ist.
Die Ankerscheibe 19 ist aus einem ferromagnetischen Material gefertigt.
Als Führungsteil 10 für die erste Leiterplatte 9 ist eine Schraube verwendet, die in das Gehäuseteil 12 eingeschraubt ist.
In Figur 1 ist zwischen dem jeweiligen Zungenbereich 15 und dem Außenring des Lagers 2 zwar ein Axialspalt gezeigt. Vorzugsweise entfällt dieser, wenn das Federelement 11 die erste Leiterplatte 9 mit einer ausreichend starken Federkraft beaufschlagt. Dies ist in Figur 6 dargestellt.
Die Federelemente 11 drücken auf das Ausrichtelement, wobei die Berührfläche in axialer Richtung vertieft am Ausrichtelement 13 angeordnet ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird keine Bremse am Elektromotor angeordnet. Bei einer solchen Ausführung entfällt dann auch der Mitnehmer 3 und der Sicherungsring 14 liegt dann direkt am Innenring des Lagers 2 an. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird als Führung für die erste Leiterplatte 9 eine Gleitbuchse 51 auf die Schraube aufgesteckt, wie in Figur 5 dargestellt. Alternativ ist die Führung auch durch eine Formfeder realisierbar, so dass dann auch das separate Federelement 11 entfällt. Eine solche Formfeder 90 ist in Figur 9 dargestellt und ersetzt dann auch die Federelemente 11. Vorzugsweise entfällt dann auch die Führung durch Gleitbuchsen 52 oder dergleichen, da die Formfeder 90 die elastische Druckkraft am Umfang gleichmäßig verteilt auf das Ausrichtelement 13 aufbringt, insbesondere und sich am Gehäuseteil 12 abstützt.
Wie in Figur 10 als weiteres Ausführungbeispiel gezeigt, ist eine Schraube 100, die auch als Stift ausführbar ist, von außen durch das Gehäuseteil 12 durchgeführt und ragt in eine entsprechende Vertiefung des Aussrichtelements 13. Somit ist das Ausrichtelement 13 in Umfangsrichtung formschlüssig gesichert und außerdem auch in axialer Richtung begrenzt, da die Schraube 100 auch als axiale Begrenzung fungiert. Die Formfeder 90 drückt also das Ausrichtelement 13 an den Außenring des Lagers 2, wobei hierbei das axiale maximale Spiel durch die Schraube 100 definiert ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen liegt das jeweilige Ausrichtelement auch an der radialen Außenfläche berührend an, so dass auch die radiale Lage der ersten Leiterplatte 9 präzise festlegbar ist. Die sonstige Führung kann dann auch entfallen oder wäre überbestimmt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die axiale Führung über in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, vorzugsweise drei, Buchsen bewirkt, die im Gehäuseteil 12 formschlüssig, insbesondere mittels Flachsenkung, aufgenommen sind. Die konzentrische und koaxiale Ausrichtung des Ausrichtelements 13 ist über den Lager- Außenring bewirkt. Eine dieser Buchsen wird im Gehäuseteil 12 mit wenig Spiel geführt und bewirkt dadurch eine möglichst exakte Verdreh- bzw. Drehmoment-Stütze. Bezugszeichenliste
1 Statorgehäuseteil
2 Lager
3 Mitnehmer
4 Rotorwelle
5 Dauermagnet
6 Plattenteil, insbesondere Drehteller
7 zweite Leiterplatte
8 Distanzelement
9 erste Leiterplatte
10 Führungsteil
11 Federelement
12 Gehäuseteil
13 Ausrichtelement, insbesondere Trägerteil
14 Sicherungsring
15 Zungenbereich des Ausrichtelements 13
16 Handlüfthebel der Bremse
17 Spule
18 Magnetkörper
19 Ankerscheibe
20 Bremsbelagträger
21 Haube, insbesondere Lüfterhaube
22 Platine
40 Schraube
41 Impulssensor, insbesondere Wiegandsensor
50 Schraube
51 Gleitbuchse 90 Formfeder

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor mit einem Winkellagensensor, wobei der Elektromotor ein Gehäuseteil, ein Lager, insbesondere ein Loslager und eine Rotorwelle aufweist, wobei am Gehäuseteil eine Lageraufnahme ausgebildet ist, in welcher das Lager, insbesondere der Außenring des Lagers aufgenommen ist, wobei der Innenring des Lagers auf die Rotorwelle aufgesteckt und, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle, in axialer Richtung an der Rotorwelle festgelegt ist, insbesondere mittels eines Wellenbundes und eines Sicherungsrings, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkellagensensor eine erste Leiterplatte aufweist, wobei ein am Gehäuseteil abgestütztes Federelement, insbesondere Ringfeder, Blattfeder, Formfeder oder Metallbalg, auf ein Ausrichtelement drückt, in welchem die erste Leiterplatte aufgenommen ist, wobei zumindest ein Zungenbereich des mit der ersten Leiterplatte verbundenen Ausrichtelements am Außenring anliegt, insbesondere den Außenring axial begrenzt.
2. Elektromotor mit einem Winkellagensensor, wobei der Elektromotor ein Gehäuseteil, ein Lager, insbesondere ein Loslager und eine Rotorwelle aufweist, wobei am Gehäuseteil eine Lageraufnahme ausgebildet ist, in welcher das Lager, insbesondere der Außenring des Lagers aufgenommen ist, wobei der Innenring des Lagers auf die Rotorwelle aufgesteckt und, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle, in axialer Richtung an der Rotorwelle festgelegt ist, insbesondere mittels eines Wellenbundes und eines Sicherungsrings, wobei der Winkellagensensor eine erste Leiterplatte aufweist, wobei ein am Gehäuseteil abgestütztes Federelement, insbesondere Ringfeder, Blattfeder, Formfeder oder Metallbalg, auf ein Ausrichtelement drückt, in welchem die erste Leiterplatte aufgenommen ist, wobei zumindest ein Zungenbereich des mit der ersten Leiterplatte verbundenen Ausrichtelements am Außenring anliegt, insbesondere den Außenring axial begrenzt, wobei die Lageraufnahme in Umfangsrichtung unterbrochen, insbesondere mehrfach unterbrochen, ist, so dass durch den unterbrochenen Bereich, insbesondere durch den jeweiligen unterbrochenen Bereich, ein Zungenbereich, insbesondere ein jeweiliger Zungenbereich, radial hindurchragt, insbesondere wobei die Lageraufnahme in Umfangsrichtung mehrfach unterbrochen ist, so dass durch den jeweiligen unterbrochenen Bereich ein jeweiliger Zungenbereich radial hindurchragt.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte ringförmig ausgebildet ist, insbesondere wobei die zugehörige Ringachse koaxial zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist, und/oder dass die Normalenrichtung der Leiterplattenebene parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist.
4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte in dem Ausrichtelement aufgenommen ist, welches mehrere, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Zungenbereiche aufweist, welche jeweils an dem Außenring des Lagers anliegen.
5. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement mit der ersten Leiterplatte mittels zumindest einer Schraube verbunden ist, insbesondere entweder indem die Schraube in das Ausrichtelement eingeschraubt ist oder indem die Schraube durch das Ausrichtelement durchgeführt und eine am Ausrichtelement anliegende Mutter eingeschraubt ist, insbesondere wobei der Schraubenkopf der Schraube auf der vom Teil abgewandten Seite der Leiterplatte auf die Leiterplatte drückt und/oder an der Leiterplatte anliegt.
6. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der ersten Leiterplatte in axialer Richtung überdeckte Bereich von dem vom Lager in axialer Richtung überdeckten Bereich umfasst ist und/oder dass die erste Leiterplatte vom Lager radial beabstandet ist.
7. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme in Umfangsrichtung unterbrochen ist, so dass durch den jeweiligen unterbrochenen Bereich ein jeweiliger Zungenbereich radial hindurchragt, insbesondere wobei der jeweilige Zungenbereich einen jeweiligen Raumbereich zur Bewegung in axialer Richtung zur Verfügung hat.
8. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Führung für das Ausrichtelement, insbesondere für die erste Leiterplatte, ausgebildet ist, insbesondere wobei das Federelement als Formfeder ausgeführt ist, oder dass eine ins Gehäuseteil, insbesondere in radialer Richtung, eingeschraubte Schraube in eine Vertiefung des Ausrichtelements zumindest teilweise hineinragt und als Führung für das Ausrichtelement und/oder für die erste Leiterplatte fungiert, oder dass eine auf eine ins Gehäuseteil eingeschraubte Schraube aufgesteckte Gleitbuchse als Führung für die erste Leiterplatte fungiert.
9. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite ringartig ausgebildete Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte verbunden ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte ein Distanzelement angeordnet ist, wobei die erste Leiterplatte parallel und koaxial zur zweiten Leiterplatte angeordnet ist.
10. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die Rotorwelle aufgestecktes Plattenteil an einer Wellenschulter der Rotorwelle anliegt, wobei der Innenring an der von der Wellenschulter abgewandten Seite des Plattenteils an dem Plattenteil anliegt,
- wobei der Innenring von einem in einer Ringnut der Rotorwelle angeordneten Sicherungsring axial begrenzt wird oder
- wobei der Innenring von einem in einer Ringnut der Rotorwelle angeordneten Sicherungsring axial begrenzt wird über einen axial zwischen dem Innenring und dem Sicherungsring angeordneten, mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Mitnehmer, insbesondere wobei der Sicherungsring am Mitnehmer anliegt und der Mitnehmer an dem Innenring anliegt, insbesondere wobei der Innenring des Lagers zusammen mit dem Plattenteil auf die Rotorwelle aufgesteckt und, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle, in axialer Richtung an der Rotorwelle festgelegt ist, insbesondere mittels eines Wellenbundes und eines Sicherungsrings.
11. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenteil als Drehteller ausgebildet ist, insbesondere wobei das Plattenteil ein Rotationskörper ist, insbesondere wobei zwischen dem Gehäuseteil und dem Plattenteil ein Ringspalt ausgebildet ist. und/oder dass das Plattenteil eine Codierung aufweist, welche durch einen auf der ersten Leiterplatte angeordneten Sensor detektierbar ist, oder dass das Plattenteil, insbesondere in einer axialen Vertiefung, eine Codierscheibe aufnimmt, deren Codierung durch einen auf der ersten Leiterplatte angeordneten Sensor detektierbar ist.
12. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenteil aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere zur magnetischen Abschirmung oder Ablenkung eines Magnetfelds, gefertigt ist oder dass das Plattenteil aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere Aluminium, gefertigt ist, insbesondere zur magnetischen Abschirmung eines Wechselmagnetfelds.
13. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dauermagnet am Plattenteil befestigt ist, und/oder dass das Gehäuseteil zumindest mit einem Statorgehäuseteil zusammen einen die Statorwicklung des Elektromotors umfassenden Innenraumbereich gehäusebildend umgibt, der auch das Plattenteil und die erste Leiterplatte umfasst, insbesondere ohne zwischen Statorwicklung und erster Leiterplatte zwischengeordnete Abdichtung, und/oder dass die Rotorwelle durch den Magnetkörper hindurchragt und mit einem Lüfterrad drehfest verbunden ist, und/oder dass ein Impulsdrahtsensor, insbesondere Wiegandsensor, auf der ersten Leiterplatte bestückt ist, insbesondere wobei der Abstand zwischen Plattenteil und Impulsdrahtsensor derart gewählt ist, dass das Vorbeidrehen des Dauermagnets am Impulsdrahtsensor mittels des Impulsdrahtsensors detektierbar ist.
14. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vom Plattenteil in axialer Richtung abgewandten Seite des Gehäuseteils eine Bremsfläche am Gehäuseteil ausgebildet ist oder an einem mit dem Gehäuseteil verbundenen Metallteil, insbesondere Blechteil. Ausgebildet ist.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsbelagträger mit dem Mitnehmer drehtest aber in axialer Richtung verschiebbar verbunden ist, wobei ein eine Spule aufnehmender Magnetkörper mit dem Gehäuseteil drehtest, insbesondere fest, verbunden ist, wobei eine Ankerscheibe drehfest aber in axialer Richtung verschiebbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte weitere Federelemente auf die Ankerscheibe drücken., insbesondere so dass bei Bestromung der Spule die Ankerscheibe entgegen der von den weiteren Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen wird, insbesondere also ein Lüften erfolgt, insbesondere so dass bei Nichtbestromung der Spule die Ankerscheibe von den weiteren Federelementen auf den Bremsbelagträger gedrückt wird, der somit auf die Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere also ein Einfallen erfolgt.
PCT/EP2022/025232 2021-06-01 2022-05-17 Elektromotor mit einem winkellagensensor WO2022253458A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/566,299 US20240146157A1 (en) 2021-06-01 2022-05-17 Electric motor having an angular position sensor
EP22730058.9A EP4348812A1 (de) 2021-06-01 2022-05-17 Elektromotor mit einem winkellagensensor
CN202280039333.8A CN117480714A (zh) 2021-06-01 2022-05-17 具有角位置传感器的电机

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021002806 2021-06-01
DE102021002806.6 2021-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022253458A1 true WO2022253458A1 (de) 2022-12-08

Family

ID=82021017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/025232 WO2022253458A1 (de) 2021-06-01 2022-05-17 Elektromotor mit einem winkellagensensor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240146157A1 (de)
EP (1) EP4348812A1 (de)
CN (1) CN117480714A (de)
DE (2) DE102022001741A1 (de)
WO (1) WO2022253458A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0115538A1 (de) * 1982-07-27 1984-08-15 Fanuc Ltd. Zusammenbau eines servomotors mit einem rotierenden positionsdetektor
DE102008037737A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektromotor mit Winkelsensor
DE102015207492A1 (de) 2015-04-23 2016-10-27 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektrische Maschine und Zentrierring
DE102019002960A1 (de) * 2018-05-14 2019-11-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Bremsanordnung für einen Elektromotor
DE102019127241A1 (de) 2019-10-10 2021-04-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Lageranordnung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0115538A1 (de) * 1982-07-27 1984-08-15 Fanuc Ltd. Zusammenbau eines servomotors mit einem rotierenden positionsdetektor
DE102008037737A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektromotor mit Winkelsensor
DE102015207492A1 (de) 2015-04-23 2016-10-27 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektrische Maschine und Zentrierring
DE102019002960A1 (de) * 2018-05-14 2019-11-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Bremsanordnung für einen Elektromotor
DE102019127241A1 (de) 2019-10-10 2021-04-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Lageranordnung

Also Published As

Publication number Publication date
US20240146157A1 (en) 2024-05-02
DE102022004957A8 (de) 2023-08-24
DE102022001741A1 (de) 2022-12-01
DE102022004957A1 (de) 2023-02-23
CN117480714A (zh) 2024-01-30
EP4348812A1 (de) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010049748B4 (de) Elektromotor
DE102010049747B4 (de) Bausatz zur Herstellung unterschiedlicher Elektromotoren einer Baureihe von Elektromotoren und Verfahren zur Herstellung
EP0638176B1 (de) Vorrichtung zur messung von drehbewegungen
EP3794247B1 (de) Bremsanordnung für einen elektromotor
WO2007079993A1 (de) Rotor, sowie eine elektrische maschine, beinhaltend einen solchen
EP0728089A1 (de) Elektromechanisch betätigbare scheibenbremse
EP3794246B1 (de) Bremsanordnung für einen elektromotor
EP2901036B1 (de) Elektromagnetisch betätigbare bremsanordnung und elektromotor
DE102020006900A1 (de) Bremsanordnung mit Welle und Elektromotor
EP1752741A1 (de) Drehgeber
DE102009023691A1 (de) Anordnung zur Bestimmung der Winkelstellung einer Welle und Elektromotor
DE102010045447B4 (de) Elektromotor
WO2022242977A1 (de) Welle-nabe-verbindung und bremsanordnung mit einer welle-nabe-verbindung
EP0222312A1 (de) Federdruckbremse
DE9315586U1 (de) Elektromotorischer Antrieb
EP3794248B1 (de) Bremsanordnung für einen elektromotor
WO2022253458A1 (de) Elektromotor mit einem winkellagensensor
EP3631372A1 (de) Sensoreinheit für ein drehwinkelmesssystem sowie ein drehwinkelmesssystem mit einer derartigen sensoreinheit
EP1958315A1 (de) Sperrvorrichtung, getriebe-antriebseinheit beinhaltend eine solche sperrvorrichtung, sowie verfahren zur herstellung einer solchen getriebe-antriebseinheit
DE19744042B4 (de) Vorrichtung zum Bestimmen des Kupplungsverschleißzustandes
DE19814787A1 (de) Elektromechanische Radbremsvorrichtung
DE102018200522A1 (de) Lenkhilfevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug
WO2023143819A1 (de) Antriebssystem
DE102024104311A1 (de) Bremsanordnung, insbesondere für einen Elektromotor, zum Abbremsen einer Welle
WO2011085854A2 (de) Sensoranordnung mit einstellhilfe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22730058

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280039333.8

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18566299

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022730058

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022730058

Country of ref document: EP

Effective date: 20240102