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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen bürstenlosen
Elektromotor, insbesondere einen Lüftermotor, nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
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Derartige Motoren sind insbesondere
im Zusammenhang mit sogenannten Heißluftgebläsen, also Elektrowerkzeugen,
welche einen mehrere hundert Grad warmen Luftstrom erzeugen und
diesen mit dem Heißluftgebläsegehäuse auf
ein Objekt richten lassen, allgemein bekannt.
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Bei derartigen, bekannten und als
gattungsbildend angesehenen Lüftermotoren
ist innerhalb eines (typischerweise aus Kunststoff gebildeten) Statorgehäuses der
Stator eines bürstenlosen
Elektromotors durch Verschrauben oder dergleichen befestigt. Der
mit dem Stator zusammenwirkende Rotor weist typischerweise eine
Mehrzahl von ringförmig angeordneten
Magneten auf, welche in ein Drehteil aus Aluminium oder dergleichen
Material eingepresst sind. Dieses Drehteil, gewissermaßen der
Rotorkörper,
erhält
eine Achse aus Stahl, auf welche dann wiederum ein Kunststoff-Lüfterrad
aufgeschraubt wird. Je nach Komplexität dieses Lüfterrades ist dieses einstückig gebildet,
oder aber es wird aus mehreren, zusammenzusteckenden Teilen montiert
bzw. verschraubt.
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Eine derartige, als bekannt vorauszusetzende
Anordnung besteht somit aus einer relativ großen Anzahl von herzustellenden
und montierenden Einzelteilen, was die Herstellung derartiger Vorrichtungen
(und mithin der damit zu versehenden Aggregate, zum Beispiel der
Heißluftgebläse) entsprechend verteuert.
Gerade im Hinblick auf eine Großserieneignung
derartiger Motoren besteht daher Verbesserungsbedarf, sowohl in
konstruktiv-produkttechnischer Hinsicht, als auch im Hinblick auf
eine vereinfachte Fertigung und Montage dieser Aggregate.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, einen gattungsbildenden bürstenlosen Elektromotor im
Hinblick auf konstruktive Vereinfachungen sowie eine vereinfachte
Herstellung und Montage weiterzuentwickeln. Insbesondere soll die
im Stand der Technik notwendige, aufwendige Rotormontage vereinfacht
werden, und in diesem Zusammenhang soll zudem das Auftreten von
Fehlern und die Auswirkung etwaiger Toleranzen bei der Mehrzahl
von Montagekomponenten usw. vermindert werden.
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Die Aufgabe wird durch den Elektromotor
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Unabhängiger Schutz wird beansprucht durch
eine Verwendung dieses Elektromotors für zahlreiche, besonders günstige Einsatzgebiete, über die
Verwendung als Motor für
ein Heißluftgebläse hinaus
insbesondere im Zusammenhang mit Staubsaugern, der Dampfabsaugung
oder der Absaugung von Bearbeitungsstäuben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind wesentliche
Teile des Rotors einstückig
aus einem Kunststoffmaterial durch ein Spritzgießverfahren realisiert, nämlich vor
allem das (gesamte) Lüfterrad
sowie die Rotorwelle. Zusätzlich
ist der Rotor zum (insbesondere unlösbaren) Aufnehmen des Permanentmagneten
-- zum Zusammenwirken mit der Statorwicklung -- ausgebildet.
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Hierdurch wird zunächst die
Anzahl der herkömmlicherweise
für einen
Rotor benötigten
Teile drastisch verringert: Traditionell als Käfig aus einem Metalldrehteil
oder dergleichen gebildet, mit dem Erfordernis, das (bislang auch
schon als Kunststoffteil realisierte) Lüfterrad aufzunehmen, werden
nunmehr diese verschiedenen Bewegungskomponenten, eingeschlossen
der Rotorwelle, in ein gemeinsames Kunststoffspritzteil integriert.
Hierdurch sinkt nicht nur der Materialaufwand drastisch, auch verringert
sich für
diese Komponenten der Montageaufwand auf Null.
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Insbesondere bei einer geplanten
Verwendung in Feuchtraumumgebungen oder im Zusammenhang mit einer
Förderung
von Wasserdampf oder dergleichen korrosivem Fluid durch den erfindungsgemäßen Lüftermotor
erweist es sich zudem als besonders vorteilhaft, dass sämtliche
mit dem Fluid in Kontakt tretenden Teile aus (korrosionsbeständigem)
Kunststoff gefertigt sind, mithin werden auch positive Auswirkungen
auf Betriebssicherheit und Lebensdauer derartiger Gebläse gegenüber herkömmlichen
Motoren erwartet.
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Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
(best mode) ist zudem vorgesehen, dass die als Permanentmagnetring
ausgebildete Permanentmagneteinheit bereits beim Spritzvorgang des
Herstellens des Rotors mit in den Rotor durch Umspritzen eingebracht
wird. Hierdurch würde
zunächst
ein weiterer aufwendiger Montageschritt deutlich vereinfacht, und
zusätzlich
ergibt sich die Möglichkeit,
die kritische Verbindung zwischen Magneteinheit und Rotor -- bekannt
ist aus dem Stand der Technik ein Einpressen oder dergleichen Vorgang
-- im Hinblick auf Passgenauigkeit, Stabilität und Haltbarkeit deutlich
zu verbessern.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform
ergibt sich dann der Rotor als Anordnung aus einer das Lüfterrad,
die Rotorwelle sowie einen den ringförmigen Permanentmagneten mantelseitig
umschließenden
Hülsenabschnitt
gebildete, einstückige
Anordnung. Je nach Ausgestaltung der Lüfterradgeometrie erfordert
ein derartiger Kunststoffrotor vergleichsweise aufwendige Spritzwerkzeuge,
der hierfür
erforderliche Aufwand wird jedoch durch die durch das Endprodukt
realisierten, oben skizzierten Vorteile mehr als kompensiert.
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Erfindungsgemäß hat sich zudem herausgestellt,
dass nicht etwa (wie es hätte
zu befürchten sein
können)
durch das Umspritzen magnetische Eigenschaften des Rotor-Magnetrings negativ
beeinflusst werden; vielmehr hat es sich herausgestellt, dass gerade
das integrale Einbinden der ringförmigen Permanentmagneteinheit
in den einstückigen Rotor
durch (mantelseitiges) Umspritzen ein besonders geeigneter Weg ist,
zuverlässig
die Verbindung zwischen den Magnetmitteln und dem Rotor herzustellen,
ohne dass magnetische Eigenschaften in irgendeiner Weise nachteilig
beeinflusst werden.
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Mit einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung
der Erfindung wird in innovativer Weise erreicht, dass (etwa zwischen
Stator und umgebendem Gehäuse
zwangsläufig
auftretende) Schwingungen und Vibrationen effektiv gedämpft werden
und zudem die Montierbarkeit der Motoranordnung weiter vereinfacht
wird: Indem nämlich,
wie weiterbildungsgemäß vorgesehen
ist, zwischen dem Leitschaufelgehäuse und dem Stator eine Schicht
aus schwingungsdämpfendem
Mittel, insbesondere ein Silikonmaterial, eingebracht wird, ist
zum einen sichergestellt, dass schwingungsgedämpft und gleichwohl fest diese
Aggregate miteinander verbunden sind. Darüber hinaus werden so jedoch
auch Stator und Leitschaufelgehäuse
eine Einheit, so dass in nachfolgenden Schritten dann lediglich
noch der (integrale) Rotor relativ zu diesen montiert werden muss
und die so gebildete Einheit dann beidseits noch in ein umgebendes
Gehäuse
einzusetzen ist.
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Zur Realisierung des die erfindungsgemäße Vielzahl
von Funktionen realisierenden Rotors eignet sich ein spritzfähiger, temperaturbeständiger Kunststoff,
besonders geeignet ein Kunststoff auf Polyamidbasis, dem weiter
bevorzugt Mittel zur Verbesserung der Zähigkeit, etwa Glasfasern oder
dergleichen, beigemengt sein können.
Auf diese Weise ist es problemlos möglich, auch bei Betriebstemperaturen
von oberhalb 100°C
eine zuverlässige,
lange Betriebsdauer zu gewährleisten.
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Im Ergebnis wird daher durch die
vorliegende Erfindung ein bürstenloser
Elektromotor, insbesondere zur Verwendung als Lüftermotor, geschaffen, welcher
nicht nur konstruktiv deutlich vereinfacht ist und damit im Hinblick
auf die benötigten
Komponenten deutliche Kostensenkungen verspricht. Auch zeichnet
sich der erfindungsgemäße Motor
durch eine deutlich vereinfachte Herstell- und Montierbarkeit aus.
Damit steht zu erwarten, dass mit der erfindungsgemäßen Technologie
auch völlig
neue Anwendungsgebiete für
erfindungsgemäße Lüftermotoren
erschlossen werden können,
welche etwa bislang aus Kostengründen
(oder aber aus Gewichtsgründen;
durch die erfindungsgemäße Kunststoff-Spritzgusstechnologie
wird auch eine nicht unbeachtliche Gewichtsersparnis realisiert)
bislang nicht beschritten wurden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1:
eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors als
Lüftermotor
gemäß einer
ersten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2:
eine einlassseitige, perspektivische Schrägansicht der komplett montierten
Anordnung gemäß 1;
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3:
eine rückwärtige Perspektivansicht der
Anordnung gemäß 1, 2;
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4, 5: zwei perspektivische
Explosionsdarstellungen der wesentlichen, zu montierenden Komponenten
der Ausführungsform
gemäß 1 bis 3, jeweils in schräger Vorderansicht (4) bzw. schräger Rückansicht
(5), bestehend aus Einlassdekkeleinheit,
Rotoreinheit, Leitschaufelgehäuseeinheit
(mit insitzendem Stator) sowie rückwärtiger Deckeleinheit.
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Wie in der Schnittansicht der 1 gezeigt, greift eine einstückig aus
einem Polyamid-Kunststoffmaterial gespritzte Rotoreinheit 10,
welche endseitig ein scheibenförmiges
Lüfterrad 12 ausbildet
(Außendurchmesser
des Lüfterrades
ca. 50 mm) mit ihrem anderenends ebenfalls einstückig ansitzenden Rotorwellenabschnitt 14 in
einen einen Motorsockel 16 aus Aluminiummaterial als Hauptbestandteil
aufweisenden Stator 18 ein. Genauer gesagt wird der Rotorwellenabschnitt 14 (und
damit die gesamte Rotoreinheit 10) mittels zweier Rillenkugellager 20 sowie einer
dazwischen (zu Montagezwekken und zur Vermeidung axialer Belastung
beim Montieren) vorgesehenen Stützhülse 22 drehbar
im Motorsockel 16 gelagert. Dieser wiederum trägt in ansonsten
bekannter Weise eine radial auswärts
gerichtete Statorwicklung 24; lediglich schematisch sind
die Anschlussleitungen 26 für die Statorwicklung 24 rückwärtig nach
auswärts
geführt.
Ein Lagerdeckel 21 verschließt das sockelseitige Lager 20.
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Der Statorwicklung radial gegenüber liegend ist
ein dünner
(Permanent-) Magnetring 28 vorgesehen, um den Rotorantrieb
zu gewährleisten.
Genauer gesagt ist dieser Magnetring 28 durch Umspritzen
mit dem Rotor-Kunststoffmaterial mantelseitig von einem Hülsenabschnitt 30 des
Rotors umgeben, welche wiederum über
einen Ringabsatz 32 einstückig in einen das Lüfterrad 12 mit
ausbildenden Scheibenabschnitt 34 übergeht.
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Auf diese Weise, vergleiche insbesondere auch
die schrägen
Perspektivansichten in den 4 und 5, entsteht die Rotoreinheit 10 als
komplexes, gleichwohl einstückiges
und integrales Teil, welches sich in einem einzigen Spritzvorgang
herstellen lässt: innen
ein von Verbreiterungen 36 gestützter Rotorwellenabschnitt 14,
axial umgeben vom Hülsenabschnitt 30,
welcher innenseitig durch Einspritzen bzw. Umspritzen den Magnetring 28 trägt. Beide
Teile sind mit dem Scheibenabschnitt 34 verbunden, welcher wiederum
die Basis für
das in entgegengesetzter axialer Richtung wirksame Lüfterrad 12 bildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dabei insbesondere auch das Lüfterrad mit einer weiteren,
einlassseitigen äußeren Scheibe 38 einstückig versehen.
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Wie wiederum besonders günstig in
der Schnittansicht der 1 erkennbar
ist, ist der Stator 18 in einem umgebenden Leitschaufelgehäuse 40 fest,
gleichwohl schwingungsgedämpft
befestigt (die 1 verdeutlicht
im oberen bzw. unteren Randbereich des Gehäuses angedeutete Leitschaufeln 42): Eine
Zwischenschicht 44 aus einem Zweikomponenten-Silikonmaterial sorgt
einerseits für
eine drehfeste Fixie rung des Stators, andererseits jedoch für eine lediglich
gedämmte Übertragung
von Schwingungen des Stators auf das Leitschaufelgehäuse. Zur
Verbesserung der Haftung bzw. der Befestigungsgüte sind im Leitschaufelgehäuse ringabsatzförmige Vorsprünge 46,
im Statorring nutförmige
Einformungen 48 gebildet.
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Frontseitig (d.h. einlassseitig)
verschlossen wird das Leitschaufelgehäuse 40 durch eine
Einlassdeckeleinheit 50, welche das zylindrische Leitschaufelgehäuse 40 mittels
einer eine Einlassöffnung 52 anbietenden
Kreisscheibe verschließt;
seitlich umfangsseitig verschnappt dieser Deckel mit dem Leitschaufelgehäuse.
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Anderenends ist auf das Leitschaufelgehäuse 40 eine
rückwärtige Deckeleinheit 54,
wie auch die Einlassdeckeleinheit 50 aus einem Kunststoffmaterial
gebildet, aufsteckbar, wobei zu diesem Zweck das Leitschaufelgehäuse endseitig
eine leicht konusförmige
Außenkontur
aufweist.
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Wie in der rückwärtigen Montageansicht der 3 erkennbar ist, bietet
die rückwärtige Deckeleinheit 54 umfangseitig
angeordnete Befestigungslöcher 56 zur
Fixierung der Gesamteinheit an.
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Eine so aufgebaute Lüftermotoreinheit
findet dann bevorzugt Verwendung in einem Heißluftgebläse, nicht zuletzt als auch
die hinreichende Temperaturbeständigkeit
durch Wahl entsprechender Kunststoffe sichergestellt ist. Wie oben
skizziert, sind jedoch auch zahlreiche andere Anwendungsmöglichkeiten
denkbar, ebenso wie Modifikationen und andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung; dies ist insbesondere nicht auf wie
anhand der 1 bis 5 beschriebene, bevorzugte
Ausführungsform
beschränkt.