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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere auf einen Vibrationsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In modernen Konsumgütern sind miniaturisierte Elektromotoren häufig eingesetzt. Das trifft sowohl für die Unterhaltungselektronik wie auch für Haushaltsgeräte zu. Ein großer Teil der hier eingesetzten Motoren sind als Vibrationsmotoren ausgestaltet und finden beispielsweise in elektrischen Zahnbürsten, Rasierapparaten oder ähnlichem Verwendung.
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In der
DE 102 34 721 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kommunikationsendgeräts mit einem Vibrationsmotor beschrieben. Der dort gezeigte und beschriebene Vibrationsmotor besteht im Wesentlichen aus einem Kunstoffkörper mit dem eigentlichen Antriebsmotor und der Schwungmasse. Auf einer Seite des Vibrationsmotors ist eine plane Auflagefläche vorgesehen, in welcher die elektrischen Kontakte für die Stromversorgung des Motors integriert sind. Die Vibrationsschwungmasse befindet sich außerhalb des Gehäuses des Motors, welches durch den Kunststoffkörper gebildet wird. Das beim Rotieren der Vibrationsschwungmasse auftretende Drehmoment wird durch die plane Auflagefläche abgefangen.
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In der
DE 10 2011 000 262 A1 ist ein Vibrationsmotor gezeigt und beschrieben, bei dem am Rotor eine exzentrische Masse angeformt ist, wobei die Rotorwelle, das exzentrische Gewicht und der Permanentmagnet durch ein thermoplastisches Magnetmaterial, das den Permanentmagnet bildet, aneinander angeformt sind. Aufgrund dieser Bauform kann der Vibrationsmotor dünn ausgebildet werden, da das Lager der Welle in einem axial inneren Bereich des exzentrischen Gewichts angeordnet ist. So lässt er sich leicht in ein tragbares elektronisches Gerät einbauen.
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Ein völlig anderes Einsatzgebiet von Vibrationsmotoren sind aktuelle Kraftfahrzeuge, die oft mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, welche den Fahrer unterstützen sollen. Insbesondere gibt es bereits eine Reihe von Fahrerassistenzsystemen, die zumindest zum Teil die Fahrzeugführung übernehmen, so dass der Fahrer entlastet wird. Damit einhergehend kann sich die Fahreraufmerksamkeit hinsichtlich des aktuellen Verkehrsgeschehens über längere Phasen verringern.
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Um den Fahrer über eine Veränderung in der Assistenzfunktion (bspw. aufgrund geänderter Verkehrsbedingungen) oder gar eine automatische Deaktivierung der Fahrerassistenzfunktion zu informieren werden in der Regel mittels einer Warneinrichtung optische, akustische oder haptische Signale erzeugt, die vom Fahrer gut wahrnehmbar sein sollen.
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So ist bspw. aus der
DE 10 2009 050 404 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems bekannt, welches bei einem notwendigen Fahrerwechsel in Abhängigkeit von einer ermittelten Fahrerübernahmebereitschaft einen Warnhinweis und/oder eine Fahrerübernahmeaufforderung in Form eines entsprechenden optischen und/oder akustischen und/oder haptischen Hinweises erzeugt.
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Da insbesondere bei neueren Fahrerassistenzsystemen, die eine verringerte Fahreraufmerksamkeit über längere Phasen zulassen sollen, die Signalisierung der Fahrerübernahme aufgrund von Sicherheitsfunktionen in besonderen Fällen kritisch ist, ist eine akustische oder optische Signalisierung weniger geeignet, da diese bspw. durch Ablenkung des Fahrers unter Umständen nicht rechtzeitig wahrgenommen werden.
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So ist aus der
DE 10 2007 012 132 A1 bereits eine Warneinrichtung mit Vibrationsalarm zum Warnen eines Fahrzeugführers bekannt, welche einen im Fahrersitz integrierte Vibrationseinheit umfasst, so dass bei Aktivierung des Vibrationsalarms der Fahrer diesen mit einer bestimmten Stelle seines Körpers spüren kann. Spezielle Sicherheitsanforderungen an die Warneinrichtung sind hier nicht vorgesehen.
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Bei der dort beschriebenen Warneinrichtung ist der Vibrationsgeber in dem Fahrersitz derart angeordnet, dass seine Vibrationen nur über solche Materialien an feste Teile des Fahrersitzes weitergeleitet werden, die schwingungsdämpfende Eigenschaften haben. Durch die schwingungsdämpfenden Eigenschaften werden die mit dem Auslösen des Vibrationssignals verbundenen Geräusche unterdrückt oder gedämpft, da die Schwingungen des Vibrationsgebers nicht mehr direkt auf feste metallische Teile des Fahrersitzes, sondern nur unmittelbar durch die dämpfenden Materialien übertragen werden. Die Schwingungen des Vibrationsgebers können dabei weiterhin von dem Fahrer wahrgenommen werden, auch wenn diese ebenfalls etwas gedämpft zu ihm gelangen. Durch geeignete Wahl der Frequenz und/oder Amplitude der Vibration kann der Fahrzeugführer das Vibrationssignal dennoch spüren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Elektromotor, insbesondere einen Vibrationsmotor zu schaffen, der eine hohe Lebensdauer erwarten lässt, dessen Gehäuse robust ist und durch eine möglichst hermetische Kapselung das Eindringen von Staub und Fremdkörpern ins Innere des Gehäuses verhindert.
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Diese Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Elektromotors entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Elektromotors liegen in seinem einfachen Aufbau, seiner sehr guten Abdichtung gegen Umgebungseinflüsse und seiner guten Montierbarkeit.
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Besonders vorteilhaft ist ein Elektromotor, insbesondere Vibrationsmotor mit einem Gehäuse, einem Stator, einem in stirnseitigen Rotorlagern mittels einer Rotorwelle koaxial im Gehäuse gelagerten Rotor und einer Vibrationsmasse, wenn die Vibrationsmasse auf der Rotorwelle zwischen dem Rotor und einem ersten stirnseitigen Rotorlager innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und wenn die Rotorlager gegenüber dem Außenbereich des Gehäuses abgeschirmt sind.
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Ferner ist ein Elektromotor vorteilhaft gestaltet, wenn zwischen dem Rotor und einem zweiten stirnseitigen Rotorlager eine Kommutator-Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Ein Elektromotor ist auch dann vorteilhaft ausgestaltet, wenn die Kommutator-Vorrichtung als bürstenlose elektronische Kommutator-Vorrichtung ausgebildet ist.
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Darüber hinaus ist ein Elektromotor besonders vorteilhaft, wenn die Kommutator-Vorrichtung als eine mit Bürsten und Kollektor ausgerüstete Kommutator-Vorrichtung ausgebildet ist.
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Besonders günstig lässt sich ein Elektromotor gestalten, wenn das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist, und wenn den Stirnseiten des Gehäuses Endkappen zugeordnet sind.
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Eine äußerst vorteilhafte Ausgestaltung eines Elektromotors ist dann gegeben, wenn das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist und einen angeformten Boden im Endbereich aufweist, wobei der offenen Stirnseite des Gehäuses eine fixierbare Endkappe zugeordnet ist. Dabei ist es günstig, die Rotorlager in Ausformungen der Endkappen anzuordnen.
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Bei dem erfindungsgemäß gestaltetem Elektromotor hat es sich als günstig erwiesen, wenn zumindest in einer der Endkappen abdichtbare Öffnungen zur Durchführung von elektrischen Anschlüssen angeordnet sind.
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Mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung anhand der Zeichnungen nachstehend noch näher erläutert.
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Es zeigt
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1 eine räumliche Explosionsdarstellung eines unmontierten Elektromotors;
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2 einen Querschnitt eines Elektromotors und
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3 eine Variante eines Elektromotors im Querschnitt.
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Die 1 zeigt die wesentlichen Einzelteile eines unmontierten Elektromotors in einer räumlichen Ansicht. Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Endkappe bezeichnet, welche ein Rotorlager 2 in einer Ausformung 3 aufnimmt. Die Ausformung 3 ist sackloch-artig gestaltet, so dass das Rotorlager 2 gegenüber dem Außenbereich des Elektromotors abgeschlossen ist. Auf ihrer dem Außenbereich abgewandten Seite ist die Endkappe 1 einem Gehäuse 4 zugewandt, welches hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine Mantelfläche 5 aufweist. Die Endkappe 1 ist stirnseitig in die zylindrische Wandung 6 des Gehäuses 4 eingesetzt und schließt dieses auf einer Stirnseite hermetisch zum Außenbereich hin ab. Ein Stator 7 aus magnetischem Material befindet sich im zylindrischen Inneren 8 des Gehäuses und ist dort fixiert. Der Stator 7 hat einen kreisringförmigen Querschnitt, so dass ein Rotor 9 in dem Hohlraum des Stators 7 rotieren kann. Der Rotor 9 weist einen Eisenkern 10 und mehrere Drahtwicklungen 11 auf, deren Enden zu einem Kommutator 12 geführt sind, um den Rotor 9 elektrisch anzusteuern und in bekannter Weise in Rotation zu versetzen also antreiben zu können. Um rotieren zu können besitzt der Rotor 9 eine Rotorwelle 13, die an ihren beiden Enden Lagerstellen 14 und 15 für ihre Lagerung in Rotorlagern 2 und 16 aufweist. Das zweite Rotorlager 16 ist in einer Ausformung 17 einer zweiten Endkappe 18 angeordnet. Die zweite Endkappe 18 weist Durchbrüche 19 und 20 auf, die zur Durchführung von elektrischen Anschlusselementen 21 und 22 dienen. Die elektrischen Anschlusselemente 21 und 22 sind lösbar mit einer Zwischenträgerplatte 23 verbunden und stellen über sogenannte Bürsten 24 und 25 die elektrische Verbindung von der Stromversorgung zum Kommutator 12 her. Die Zwischenträgerplatte 23 befindet sich innerhalb des Gehäuses 4 in axialer Richtung zwischen dem Rotor 9 und der zweiten Endkappe 18. Auf der Rotorwelle 13 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 9 zwischen diesem und der ersten Endkappe 1 eine Vibrationsmasse 26. Bei der Rotation des Rotors 9 rotiert die Vibrationsmasse 26 ebenfalls mit und aufgrund deren exzentrischem Schwerpunkt – der außerhalb der zentralen Achse der Rotorwelle 13 liegt – vibriert der gesamte Elektromotor.
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In 2 zeigt ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor dessen Aufbau in vergrößerter Darstellung. Die Bezugszeichen entsprechen denen, mit deren Hilfe bereits in 1 die Bauteile erläutert wurden. Besonders deutlich wird in dieser Darstellung die hermetische Kapselung der Rotorlager 2 und 16 innerhalb der jeweiligen Endkappe 1 und 18. Die Endkappen 2 und 16 sind in den äußeren Endbereichen 27 und 28 des zylindrischen Gehäuses 4 in konzentrischen Nuten 29 und 30 montiert. Der gesamte Elektromotor ist inklusive seiner elektrischen Übertragungsbauteile und seiner Vibrationsmasse hermetisch dicht gekapselt, was zu einer hohen Lebensdauer bei geringster Wartung führt. Die Durchbrüche 19 und 20 ermöglichen einen unproblematischen Austausch der Kollektor-Bürsten 24 und 25 ohne den Elektromotor darüber hinaus zerlegen zu müssen.
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Die Ausführungsvariante gemäß 3 zeigt, dass das Gehäuse 31 auch einseitig offen, also topfförmig ausgebildet sein kann. Das erste Rotorlager 32 ist dann in einer Vertiefung 33 des Bodens 34 hermetisch abgeschlossen angeordnet. Eine zweite Endkappe 35 schließt bei dieser Ausführungsform in analoger Weise die offene Stirnseite 36 des Gehäuses 31 ab.
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Der elektrische Aufbau des erfindungsgemäßen Gegenstands ist vorstehend als Kommutatormotor mit Kollektor und Bürsten beschrieben, aber die erfindungsgemäße Bauweise ist auch in fachmännisch abgeänderter Variation bei bürstenlosen Elektromotoren erfolgreich realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endkappe
- 2
- Rotorlager
- 3
- Ausformung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Wandung
- 7
- Stator
- 8
- Inneres des Gehäuses
- 9
- Rotor
- 10
- Eisenkern
- 11
- Drahtwicklungen
- 12
- Kommutator
- 13
- Rotorwelle
- 14
- Lagerstelle
- 15
- Lagerstelle
- 16
- Rotorlager
- 17
- Ausformung
- 18
- Endkappe
- 19
- Durchbruch
- 20
- Durchbruch
- 21
- Anschlusselement
- 22
- Anschlusselement
- 23
- Zwischenträgerplatte
- 24
- Bürste
- 25
- Bürste
- 26
- Vibrationsmasse
- 27
- Endbereich
- 28
- Endbereich
- 29
- Nut
- 30
- Nut
- 31
- Gehäuse
- 32
- Rotorlager
- 33
- Vertiefung
- 34
- Boden
- 35
- Endkappe
- 36
- Stirnseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10234721 B4 [0003]
- DE 102011000262 A1 [0004]
- DE 102009050404 A1 [0007]
- DE 102007012132 A1 [0009]
