CH658151A5

CH658151A5 - Kollektorloser gleichstrommotor.

Info

Publication number: CH658151A5
Application number: CH526082A
Authority: CH
Inventors: Rolf Dr-Ing Mueller
Original assignee: Papst Motoren Gmbh & Co Kg
Priority date: 1982-09-04
Filing date: 1982-09-04
Publication date: 1986-10-15
Also published as: DE3331754A1

Description

Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor, insbesondere zum Antrieb eines Kompaktventilators, mit einem Stator, einem den Stator unter Bildung eines im wesentlichen zylindrischen Luftspalts umschliessenden, eine Dauermagnetanordnung tragenden, topfförmigen Aussenläuferrotor und einer im Motor integrierten Kommutierungselektronik, die auf einer durch die Dauermagnetanordnung hindurchschiebbaren, an der Bodenseite des Rotortopfes angeordneten, mit dem Stator verbundenen Leiterplatte sitzt, deren Aussendurchmesser höchstens gleich dem Innendurchmesser der Dauermagnetanordnung ist.

Ein insbesondere für Plattenspeicherantriebe bestimmter Gleichstrommotor dieser Art ist aus der DE-OS 3 118 289 bekannt. Dabei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn man versucht, den Aussenläuferrotor-Aussendurchmesser auf einen Wert zu verkleinern, wie er z.B. zum Antrieb von Kompaktventilatoren und ähnliche Anwendungen erforderlich ist. Will man nämlich den Aussendurchmesser der Leiterplatte auch hier so bemessen, dass sich die Leiterplatte durch die Dauermagnetanordnung des Aussenläuferrotors hindurchschieben lässt, wird der auf der Leiterplatte zur Unterbringung der Kommutierungselektroden zur Verfügung stehende Raum zu klein.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrommotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl in axialer Richtung als auch bezüglich seines Aussen-durchmessers besonders kompakt aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch auf überraschend einfache Weise gelöst, dass die Leiterplatte beidseits bestückt ist. Bei einer solchen Ausbildung bietet die Leiterplatte auch bei kleinen Luftspaltdurchmessern, wie sie u.a. beim Antrieb von Kompaktventilatoren auftreten, genügend Platz für die im Motor integrierte Kommutierungselektronik. Im Gegensatz zu der Lösung der DE-OS 3 118 289 kann dabei der Rotortopf über seine volle Axialabmessung hinweg einen im wesentlichen konstanten Aussendurchmesser haben und gleichwohl die Leiterplatte so gestaltet werden, dass sie durch die Dauermagnetanordnung hindurchschiebbar ist.

Die Lötarbeiten an der Leiterplatte gestalten sich besonders einfach und zeitsparend, wenn die Leiterplatte auf ihrer Lötseite mit Bauelementen bestückt ist, die über Kopf stehend durch ein für ein gleichzeitiges Verlöten der Bauelemente auf beiden Leiterplattenseiten bestimmtes Lötbad hindurchführbar sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt die Leiterplatte mindestens einen mit der Dauermagnetanordnung zusammenwirkenden Drehstellungsdetektor, und die Dauermagnetanordnung ist mit Bezug auf das Statoreisen derart unsymmetrisch ausgebildet, dass sie auf der der Leiterplatte zugekehrten Seite über das Statoreisen um einen Betrag axial vorsteht, der grösser als der Betrag eines gegebenenfalls vorgesehenen axialen Überstandes auf der anderen Seite des Statoreisens ist. Vorzugsweise ist ferner der Rotortopf auf einer Welle befestigt, deren eines Ende mit dem Boden des Rotortopfes verbunden ist und deren anderes Ende über eine abgerundete Kuppe oder eine Lagerkugel auf einem Gegenlager abgestützt ist. In Verbindung mit der unsymmetrischen Dauermagnetanordnung mit Bezug auf das Statoreisen wird dabei erreicht, dass auf den Aussenläuferrotor ein magnetischer Axialzug ausgeübt wird, der die Rotorwelle mit dem Gegenlager ständig in Eingriff zu halten sucht. Ein Anlaufen des Rotors an einer Anlaufscheibe oder dergleichen, normalerweise verbunden mit hoher Reibung und beträchtlichem Verschleiss, wird sicher vermieden. Die Lebensdauer des Motors wird verlängert.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die den Rotortopf tragende Welle in Gleitlagern gelagert; ein Schmiermitteldepot ist in Axialrichtung zwischen dem Boden des Rotortopfes und dem diesem Boden benachbarten Gleitlager vorgesehen, und der das Schmiermitteldepot umgebende Raum ist zur Unterbringung der Leiterplatte und/oder mindestens eines Teils der von der Leiterplatte getragenen Bauelemente genutzt. Dies trägt bei Motoren mit Gleitlagern, die ohnehin ein Schmiermitteldepot notwendig machen, erheblich zur axialen Kompaktheit bei.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäss aufgebauten kollektorlosen Gleichstrommotor.

Der Motor weist ein Lagerrohr 10 auf, in dessen axialen Endbereichen zwei Gleitlager 11, 12 abgestützt, z.B. eingepresst und/oder eingeklebt sind. Der gegenseitige Axialabstand der Gleitlager wird durch eine in dem Lagerrohr 10 sitzende Abstandshülse 13 bestimmt. Auf das Lagerrohr 10 ist ein Stator-blechpaket 14 aufgeschoben, das eine Statorwicklung 15 trägt. Der Motor kann zweckmässig als zweipulsiger Motor ausgelegt sein. In den Gleitlagern 11, 12 ist eine Weile 16 drehbar gelagert, die am einen (in der Figur unteren) Ende eine abgerundete

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Kuppe 17 aufweist, die auf einem Gegenlager 18 aufsitzt. Das andere Ende der Welle 16 ist über eine Nabe 19 mit dem Boden 20 eines Rotortopfes 21 verbunden. Der Rotortopf 21 hat über seine volle Axialabmessung hinweg einen im wesentlichen konstanten Aussendurchmesser.

In dem Rotortopf 21 ist ein Dauermagnetring 22 befestigt. Statt dessen können auch einzelne Dauermagnetabschnitte vorgesehen sein. Bei dem Dauermagnetring 22 handelt es sich vorzugsweise um einen sogenannten Gummimagneten aus einer Mischung von Hartferrit, z.B. Bariumferrit, und elastischem Material. Er ist über der Polteilung trapezförmig oder annähernd trapezförmig bei relativ kleiner Pollücke radial magneti-siert. Der Rotortopf 21 ist in diesem Fall als Weicheisen-Tiefziehteil gestaltet; er dient zugleich als magnetischer Rück-schluss.

Zwischen dem Statorblechpaket 14 bzw. dem Gleitlager 11 und dem Boden 20 befindet sich im zentral innenliegenden Bereich ein Schmiermitteldepot 23. Der um das Schmiermitteldepot 23 herum freibleibende Raum ist zur Unterbringung der insgesamt mit 25 bezeichneten Kommutierungselektronik genutzt. Die Kommutierungselektronik sitzt auf einer mit dem Stator in nicht näher veranschaulichter Weise verbundenen Leiterplatte 26, die, wie schematisch angedeutet, beidseitig bestückt ist. Von der Leiterplatte 26 steht ein magnetfeldempfindlicher Drehstellungsdetektor 27, beispielsweise ein Hall-IC,

nach unten ab, der mit dem Dauermagnetring 22 zusammenwirkt. Das heisst, der Dauermagnetring 22 bildet bei der dargestellten Ausführungsform sowohl den Motormagneten als auch den Steuermagneten für die Kommutierung in Abhängigkeit von der Drehstellung des Aussenläuferrotors 21, 22. Der Magnetring 22 ist in Axialrichtung unsymmetrisch mit Bezug auf das Statorblechpaket 14 angeordnet. Er steht dabei in Richtung 5 auf den Drehstellungsdetektor 27 über das Statorblechpaket 14 über. Dadurch wird auf den Aussenläuferrotor ein magnetischer Zug ausgeübt, der die Kuppe 17 der Welle 16 in Eingriff mit dem Gegenlager 18 zu halten sucht.

Auf der gleichen Seite der Leiterplatte 26 wie der Drehstel-lo lungsdetektor 27 befinden sich weitere Bauelemente 28 der Kommutierungselektronik 25. Die Leiterplatte 26 trägt aber auch auf ihrer anderen, dem Boden 20 des Rotortopfes 21 zugekehrten Seite zu der Kommutierungselektronik 25 gehörende Bauelemente, von denen zwei bei 29 angedeutet sind. Die dem i5 Boden 20 zugewendete Seite der Leiterplatte 26 stellt die Lötseite dar. Die Bauelemente 29 sind vorzugsweise Chips, die ein Eintauchen in ein Lötbad vertragen. Beim Bestücken werden die Bauelemente 27 , 28 in der üblichen Weise auf die Leiterplatte aufgesetzt, während die Bauelemente 29 an der Unterseite 20 der Leiterplatte z.B. mit einem Klebstofftropfen fixiert werden. Die Bauelemente 29 laufen dann über Kopf durch das Lötbad, wodurch gleichzeitig die Bauelemente auf beiden Leiterplatteseiten verlötet werden. Die Leiterplatte 26 hat einen Aussendurchmesser, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser 25 des Dauermagnetringes 22 ist. Aufgrund dessen lässt sich die Leiterplatte 26 durch den Dauermagnetring 22 hindurchschieben und auf der Bodenseite des Rotortopfes 21 am Statorblechpaket 14 montieren.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Kollektorloser Gleichstrommotor, insbesondere zum Antrieb eines Kompaktventilators, mit einem Stator, einem den Stator unter Bildung eines im wesentlichen zylindrischen Luftspalts umschliessenden, eine Dauermagnetanordnung tragenden topfförmigen Aussenläuferrotor und einer im Motor integrierten Kommutierungselektronik, die auf einer durch die Dauer-magnetanordnung hindurchschiebbaren, an der Bodenseite des Rotortopfes angeordneten, mit dem Stator verbundenen Leiterplatte sitzt, deren Aussendurchmesser höchstens gleich dem Innendurchmesser der Dauermagnetanordnung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26) beidseitig bestückt ist.

2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotortopf (21) über seine volle Axialabmessung hinweg einen im wesentlichen konstanten Aussendurchmesser hat.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26) auf ihrer Lötseite mit Bauelementen (29) bestückt ist, die über Kopf stehend durch ein für ein gleichzeitiges Verlöten der Bauelemente (27, 28, 29) auf beiden Leiterplattenseiten bestimmtes Lötbad hindurchführbar sind.

4. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26) mindestens einen mit der Dauermagnetanordnung (22) zusammenwirkenden Drehstellungsdetektor (27) trägt und die Dauermagnetanordnung mit Bezug auf das Statoreisen (14) derart unsymmetrisch ausgebildet ist, dass sie auf der der Leiterplatte zugekehrten Seite über das Statoreisen um einen Betrag axial vorsteht, der grösser als der Betrag eines gegebenenfalls vorgesehenen axialen Überstandes auf der anderen Seite des Statoreisens ist.

5. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotortopf (21) auf einer Welle (16) befestigt ist, deren eines Ende mit dem Boden (20) des Rotortopfes verbunden ist und deren anderes Ende über eine abgerundete Kuppe (17) oder eine Lagerkugel auf einem Gegenlager (18) abgestützt ist.

6. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Rotortopf (21) tragende Welle (16) in Gleitlagern (11, 12) gelagert ist, dass in Axialrichtung zwischen dem Boden (20) des Rotortopfes und dem diesem Boden benachbarten Gleitlager (11) ein Schmiermitteldepot (23) vorgesehen ist, und dass der das Schmiermitteldepot umgebende Raum zur Unterbringung der Leiterplatte (26) und/oder mindestens eines Teils der von der Leiterplatte getragenen Bauelemente (27, 28, 29) genutzt ist.