DE10156941B4

DE10156941B4 - Bürstenloser Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE10156941B4
Application number: DE2001156941
Authority: DE
Inventors: Alex Horng; Ching-Shen Hong; Tso-Kuo Yin
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: DE10156941A1

Abstract

Bürstenloser Gleichstrommotor mit:
einem Basisteil (4) mit einem Schlitz (44), der sich entlang des Umfangs des Basisteiles (4) erstreckt und mit einer Aufnahmekammer (41) zur Aufnahme eines Rotors (3), von der ein Ende mit einem Wellenloch (43) ausgebildet ist;
einer gedruckten Schaltung (2), die mindestens zwei Spulensätzen (21), eine Ansteuerschaltung mit einem Hall-Sensor (22) und ein Verbindungsende (25) zum Anschluß an eine Stromquelle aufweist, wobei die gedruckte Schaltung (2) in dem Schlitz (44) angeordnet ist und sich um den Umfang des Basisteils (4) erstreckt, und die Spulensätze (21) der gedruckten Schaltung (2) jeweils entgegengesetzt gewickelt am Umfang des Basisteils (4) in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sind; und
einem Rotor (3), der eine Drehwelle (31) und einen ringförmigen Permanentmagneten (32) aufweist, wobei die Drehwelle (31) auf dem Wellenloch (13) des Basisteils (1) drehbar gelagert ist und der ringförmige Permanentmagnet (32) und jeder der Spulensätze (21) um den...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Gleichstrommotor, und insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der leicht hergestellt und montiert werden kann.
Ein bekannter bürstenloser Gleichstrommotor ist in 3 dargestellt, er weist ein zylindrisches Basisteil 90 mit einem Durchgangsloch oder mit einer Kammer auf, das mit einem Wellenloch 91 ausgebildet ist, in dem eine Drehwelle eines Rotors 92 drehbar gelagert ist. Das Basisteil 90 weist eine Außenwand mit angeformten Fixierelementen 93 auf, die für Spulen 94 vorgesehen sind. Das Basisteil 90 ist mit einem Steuerelement 95 versehen. Die Spule 94 wirkt magnetisch mit einem Permanentmagnet 96 des Rotors 92 induktiv zusammen, so daß der Rotor 92 rotativ angetrieben werden kann.
Eine andere konventionelle Struktur eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist in 4 dargestellt, er besitzt ein Basisteil 80 mit einem Durchgangsloch 81, von dem ein Ende mit einem Stützabschnitt 82 versehen ist. Das Basisteil 80 besitzt ein Steuerelement 83 und eine gerade Anzahl Spulen 84. Das Basisteil 80 ist mit einem Positionierelement 85 aus einem magnetisch leitfähigen Material versehen, das zwischen zwei Spulen 84 angeordnet ist. Der Rotor 86 besitzt eine im Stützabschnitt 82 des Basisteils 80 drehbar angeordnete Drehwelle. Der Rotor 86 weist einen ringförmigen Permanentmagnet 87 mit einem Nordpol und einem Südpol mit jeweils einem zugehörigen starken Magnetbereich 88 auf. Wenn der Rotor 86 seine Drehung beendet, ziehen sich der starke Magnetbereich 88 und das Positionierelement 85 des Basisteils 80 magnetisch an.
Die oben beschriebenen konventionellen Strukturen des bürstenlosen Gleichstrommotors müssen gerade Anzahlen von Spulen besitzen, die am Umfang des Basisteils fixiert sind. Die gerade Anzahl Spulen werden gewickelt und dann jeweils am Umfang des Basisteils fixiert, was die Fabrikation erschwert.

Stand der Technik

Die DE 36 02 138 C2 zeigt einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Basisteil mit einer Aufnahmekammer für einen Rotor, die durch eine Grundplatte und eine Wand gebildet ist. Ein Ende der Aufnahmekammer kann mit einem Wellenloch ausgebildet sein, wie die DE 33 32 659 A1 zeigt. Der aus der zuerst genannten Druckschrift bekannte bürstenlose Gleichstrommotor umfasst außerdem eine gedruckte Schaltung mit zwei Spulen, die um den Umfang der Wand des Basisteils gewickelt sind. Außerdem umfasst dieser bekannte bürstenlose Gleichstrommotor eine Ansteuerschaltung mit einem Hall-Element als Positionssensor, einen Rotor mit einer Drehwelle und einen ringförmigen Permanentmagneten. Die Drehwelle ist drehbar auf dem Wellenloch des Basisteils gelagert. Gemäß der zuerst genannten DE 36 02 138 C2 kann eine gedruckte Schaltung mit Spulensätzen an einem zylindrischen Bauteil angeordnet sein, das eine Wand des Stators des bürstenlosen Gleichstrommotors bildet.

Aus der US 5 493 157 A ist ein bürstenloser Elektromotor mit einer gedruckten Schaltung mit drei Spulensätzen und einem Verbindungsende zum Anschluss an eine Stromquelle bekannt, wobei die gedruckte Schaltung so gewickelt ist, dass die Spulensätze der gedruckten Schaltung jeweils entgegengesetzt verteilt und im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind.

Ein einphasig erregter scheibenförmiger bürstenloser Gleichstrommotor mit auf einer gedruckten Schaltung integrierten Spulen und einer Ansteuerschaltung mit einem Positionssensor ist beispielsweise aus der US 4 891 537 A bekannt.

Aus der JP 04347568 A ist ein bürstenloser Motor bekannt, bei dem zur Detektion der Position eines Rotormagnets Hallelemente vorgesehen sind, wobei Antriebspulen und eine zur Steuerung des Stromflusses vorgesehene Steuerschaltung in mindestens einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der leicht hergestellt und montiert werden kann, so daß die Fabrikationskosten niedrig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßem bürstenlosen Gleichstrommotors sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße bürstenlose Gleichstrommotor weist ein Basisteil mit einem Schlitz und mit einer Aufnahmekammer auf, an deren einem Ende eine Deckplatte angebracht sein kann. Das andere Ende der Aufnahmekammer und die Deckplatte haben jeweils ein Wellenloch zur drehbaren Lagerung der Drehwelle des Rotors. Eine gedruckte Schaltung ist im Schlitz, der am Umfang des Basisteils ausgebildet ist, angeordnet. Die gedruckte Schaltung besitzt mindestens zwei Spulensätze, eine Steuerschaltung mit einem Hall-Sensor und ein Verbindungsende zum Anschluß an eine Stromquelle. Die Spulensätze der gedruckten Schaltung sind entgegengesetzt gewickelt am Umfang des Basisteils in einem gleichen Abstand d.h. in Bezug zum Zentrum der Aufnahmekammer gleichwinkelig angeordnet. Nach Erregung der Spulensätze erzeugen diese mit dem ringförmigen Permanentmagnet des Rotors sich gegenseitig abstoßende Kräfte, so daß der Rotor rotativ angetrieben wird.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht auf einen Querschnitt eines zusammengebauten bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß 1,
3 eine perspektivische Explosionsansicht eines ersten Gleichstrommotors gemäß dem Stand der Technik, und
4 eine perspektivische Explosionsansicht eines zweiten bekannten bürstenlosen Gleichstrommotors.
1 zeigt einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Basisteil 1, einer gedruckten Schaltung 2 und einem Rotor 3.
Das Basisteil 4 kann das Gehäuse eines Motors, eines Gebläses für eine Wärmesenke oder dergl. sein. Das Basisteil 4 weist eine Aufnahmekammer 41 für den Rotor 3 auf, von der ein Ende offen ist, um den Rotor 3 aufzunehmen, der in der Aufnahmekammer 41 drehbar angeordnet wird. Eine Deckplatte 42 wird auf dem offenen Ende der Aufnahmekammer 41 angeordnet. Die Deckplatte 42 kann auf dem Basisteil 4 auf verschiedene Arten fixiert werden. Die Deckplatte 42 und das Basisteil 4 besitzen jeweils ein Wellenloch 43 zur drehbaren Lagerung der Drehwelle 31 des Rotors 3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Wellenloch 43 mit einem abriebfesten Element, wie einem Lager, einer Büchse oder dergl., ausgestattet sein, so daß die Drehwelle 31 des Rotors 3 drehbar in dem abriebfesten Element gelagert werden kann.
Die gedruckte Schaltung 2 besitzt mindestens zwei Spulensätze 21 und eine Ansteuerschaltung mit einem Hall-Sensor 22. Die Ansteuerschaltung mit dem Hall-Sensor 22 hat ein Antriebselement 24 und ein Verbindungsende 25 zum Anschluß an eine Stromquelle. Die gedruckte Schaltung 2 hat zusätzlich ein fixierendes magnetisches Element 23, das aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht. Die gedruckte Schaltung 2 ist eingekapselt und um den Umfang des Basisteils 1 gewickelt. Der Rotor 3 hat einen ringförmigen Permanentmagnet 32. Die Drehwelle 31 und der ringförmige Permanentmagnet 32 sind durch Flügel 33 verbunden, so daß bei einer Drehung des Rotors 3 die Luft in eine Luftströmung versetzt wird. Der ringförmige Permanentmagnet 32 hat Nord- und Süd-Pole. Der ringförmige Permanentmagnet 32 hat mindestens zwei Zwischenbereiche 321. Zwischen den mindestens zwei Zwischenbereichen 321 befinden sich die Nord- und Süd-Pole. Die Zwischenpositionen der Nord- und Süd-Pole sind die starken magnetischen Bereiche 322. Wenn der Rotor 3 relativ zur gedruckten Schaltung 2 aufhört, sich zu drehen, können ein Abschnitt eines der starken magnetischen Bereiche 322 des ringförmigen Permanentmagnet 32 und das fixierende magnetische Element 23 der gedruckten Schaltung 2 sich gegenseitig anziehen, wodurch ein positioniertes Anhalten des Rotors 3 bewirkt wird, so daß der Rotor 3 beim nächsten Startvorgang leicht gestartet wird.
Wenn das Verbindungsende 25 der gedruckten Schaltung 2 elektrisch mit einer Stromquelle verbunden wird, können die Nord- und Südpole des ringförmigen Permanentmagnet 32 des Rotors 3 und die Spulensätze 21 der gedruckten Schaltung 2 sich gegenseitig abstoßende magnetische Kräfte erzeugen. Der Hall-Sensor 22 kann die Änderung der Nord- und Süd-Pole des ringförmigen Permanentmagnet 32 des Rotors 3 erfassen, wodurch die von den Spulen 21 erzeugte magnetische Kraft entsprechend geändert wird. Damit kann der Rotor 3 rotativ angetrieben werden. Wenn die Stromzuführung zum Verbindungsende 25 unterbrochen wird, so daß der Rotor 3 stehen bleibt, können der starke magnetische Bereich 322 des ringförmigen Permanentmagnet des Rotors 3 und das fixierende magnetische Element 23 der gedruckten Schaltung 2 sich gegenseitig anziehen, wodurch ein positioniertes Stoppen bewirkt wird, so daß der Rotor 3 beim nächsten Startvorgang leicht gestartet werden kann.
Wie aus 1 und insbesondere aus 2 ersichtlicht ist, ist das Basisteil 4 mit einem umlaufenden Schlitz 44 ausgebildet, der zur Aufnahme der gedruckten Schaltung 2 vorgesehen ist. Die Spulensätze 21 der gedruckten Schaltung 2 sind entgegengesetzt orientiert gewunden am Umfang des Basisteils 4 gleichmäßig beabstandet, d.h. zum Zentrum der Aufnahmekammer 41 des Basisteils 4 gleichwinkelig angeordnet. Damit kann die gedruckte Schaltung 2 durch das Basisteil 4 geschützt und gleichzeitig eine gute Positionierung erzielt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen bürstenlosen Gleichstrommotor sind die Spulensätze und der Hall-Sensor 22 auf der gedruckten Schaltung 2 ausgebildet, so daß die Befestigung und Positionierung jedes Spulensatzes vereinfacht ist. Aufgrund der einfacheren und bequemeren Herstellung des bürstenlosen Gleichstrommotors können die Herstellungskosten gesenkt werden. Außerdem kann durch das fixierende magnetische Element 23 der gedruckten Schaltung 2 beim Anhalten des Rotors 3 sich der ringförmige Permanentmagnet 32 des Rotors 3 und das fixierende magnetische Element 23 der gedruckten Schaltung 2 gegenseitig magnetisch anziehen, wodurch das positionierte Anhalten des Rotors 3 erfolgt, so daß der Rotor 3 beim nächsten Startvorgang leicht gestartet werden kann.

Claims

Bürstenloser Gleichstrommotor mit: einem Basisteil (4) mit einem Schlitz (44), der sich entlang des Umfangs des Basisteiles (4) erstreckt und mit einer Aufnahmekammer (41) zur Aufnahme eines Rotors (3), von der ein Ende mit einem Wellenloch (43) ausgebildet ist; einer gedruckten Schaltung (2), die mindestens zwei Spulensätzen (21), eine Ansteuerschaltung mit einem Hall-Sensor (22) und ein Verbindungsende (25) zum Anschluß an eine Stromquelle aufweist, wobei die gedruckte Schaltung (2) in dem Schlitz (44) angeordnet ist und sich um den Umfang des Basisteils (4) erstreckt, und die Spulensätze (21) der gedruckten Schaltung (2) jeweils entgegengesetzt gewickelt am Umfang des Basisteils (4) in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sind; und einem Rotor (3), der eine Drehwelle (31) und einen ringförmigen Permanentmagneten (32) aufweist, wobei die Drehwelle (31) auf dem Wellenloch (13) des Basisteils (1) drehbar gelagert ist und der ringförmige Permanentmagnet (32) und jeder der Spulensätze (21) um den Umfang des Basisteils (4) unmittelbar sich gegenseitig abstoßende Kräfte erzeugen, so daß der Rotor (3) rotativ angetrieben wird.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei die Drehwelle (31) und der ringförmige Permanentmagnet (32) des Rotors (3) über Flügel (33) verbunden sind.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei an der gedruckten Schaltung (2) ein magnetisches Element (23) fixiert ist, das aus einem magnetisch leitfähigen Material hergestellt ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei an einem Ende der Aufnahmekammer (41) des Basisteils (4) eine Deckplatte (42) angebracht ist.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, wobei die Deckplatte (42) ein Wellenloch (43) zur drehbaren Lagerung der Drehwelle (31) des Rotors (3) besitzt.
Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei die Ansteuerschaltung mit dem Hall-Sensor (22) in einer integrierten Schaltung integriert ist.