DE3144630A1

DE3144630A1 - Buerstenlose gleichstrommotoranordnung, insbesondere fuer plattenspeicherantriebe

Info

Publication number: DE3144630A1
Application number: DE19813144630
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 7742 St Georgen Müller
Original assignee: Papst Motoren & Co Kg 7742 St Georgen GmbH; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1983-05-19

Description

Bürstenlose Gleichstrommotoranordnung,
insbesondere fUr Plattenspeicherantriebe (Zusatz zu P 31 18 289.5) Die Erfindung betrifft eine bürstenlose Gleichstrommotoranordnung, insbesondere fur Plattenspeicherantriebe, mit einem Außenrotor und mindestens einem mit-dem Stator'verbundenen Schaltungsträger für die Antriebselektronik und/ oder eine Regelschaltung, deren Endstu-fentransistoren voneinander potentialmäßig getrennte KUhlbleche zugeordnet sind, nach Patent ........... (Patent-Anmeldung P 31 18 289.5).
BUrstenlose Gleichstrommotoren sind typi-scherweise mit einer elektrischen Schaltungsanordnung versehen, die d-ie Antriebselektronik und/oder eine Regelschaltung, insbesondere eine Drehzahl- und/oder eine Stromregelschaltung umfaßt.
Zu der Antriebselektronik gehören diejenigen elektronischen Komponenten, die die BUrsten und Kommutatoren von konventionellen Gleichstrommotoren ersetzen. Eine Drehzahlregelschaltung ist mit einem Tachometer, beispielsweise einem optischen oder elektromagnetischen Tachometer, ausgestattet, das die Drehzahl der Motorwelle bestimmt und an die Elektronik entsprechende Signale gibt, um die Rotordrehzahl zu regeln. Das Tachometer kann zweckmäßig zugleich als Drehstellungsdetektor herangezogen werden, der die Rotorstellung bestimmt, um die Ströme für die Motorwicklungen zu schalten.
Das Hauptpatent befaßt sich mit einem besonders raumsparenden und ohne zusätzliches Verbindungskabel auskommeneden Zusammenbau des Schaltungsträgers fUr die Antriebselektronik und/oder die Regelschaltung, des Stators des Gleichstrommotors sowie von KUhlblechen, die potentialmäßig voneinander getrennt den Endstufentransistoren der Antriebselektronik und/oder der Regelschaltung zugeordnet sind. Bei der Lösung gemäß Fig. 1 des Hauptpatents ist der Schaltungsträger in Form einer gedruckten Leiterplatte auf einem Flanschansatz, einer zentralen Abstutzung oder Halterung des Motors befestigt. An dem Schaltungsträger sind die KUhlbleche abgestützt. Diese Ausbildung bedingt die gesonderte Montage einerseits des die Motorwicklung tragenden Statorkerns und andererseits des Schaltungsträgers.
Dies kann in der Praxis Schwierigkeiten verursachen, weil der oder die'am Schaltungsträger befestigten Drehstellungsdetektoren, beispielsweise optische Detektoren oder magnetfeidabhängige Detektoren, wie Hallgeneratoren oder Hall-IC's, mit Bezug auf die Pollücken des Stators winkelmäßig genau ausgerichtet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage der Gleichstrommotoranordnung weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die KUhlbleche an dem Wicklungskern des Stators angebracht sind und ihrerseits den Schaltungsträger abstützen. Der die Statorwicklung tragende Kern, der Schaltungsträger und die Kühlbleche bilden auf diese Weise eine vormontierbare Einheit, die sich als Ganzes mit den übrigen Motorbaugruppen verbinden läßt und die eine exakte gegenseitige Winkelausrichtung der Statorpollucken und der Drehstellungdetektoren gestattet.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der. Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden-Zeichnungen zeigen: Fig. 1 im Schnitt eine Seitenansicht einer bUrstenlosen Gleichstrommotoranordnung nach der Erfindung, Fig. 2 in größerem Maßstab eine Draufsicht auf eines der Kühlbleche der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Kühlblechs nach Fig. 2, und Fig. 4 eine Teildraufsicht auf den Statorwicklungskern mit schematisch angedeutetem Drehstellungsdetektor in der Stellung für Rechtslauf bzw.
Linkslauf.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Gleichstrommotoranordnung 10 weist einen bürstenlosen Gleichstrommotor 1.1 mit einem mit einer Rotorwelle 12 fest verbundenen und zur Rotorwelle 12 konzentrischen Außenrotor 14 auf. Zu dem Stator des Motors 11 gehört insbesondere ein Wicklungskern 58, der aus dem eigentlichen Statoreisen 59, im allgemeinen in Form eines Statorblechpakets, sowie aus Endscheiben 67, 69 besteht und der eine in Fig. 1 nicht veranschaulichte Statorwicklung trägt. Der Wicklungskern 58.ist lösbar auf das eine Ende eines Lagerrohrs oder einer Hulse 44- aufgesetzt, das bzw.
die Teil einer zentralen AbstUtzung 22 ist. Die Rotorwelle 12 ist in dem Lagerrohr 44 mit Hilfe von zwei Lagern 48, 48' gelage#rt, die durch in Abstand voneinander liegende Sicherungsringe 50 an Ort und Stelle gehalten sind. Eine Tellerfeder 52 stützt sich an der Unterseite des Lagers 48' und einem auf der Rotorwelle 12 sitzenden Sicherungsring 54 ab, wodurch die Lager 48, 48' axial gegeneinander verspannt werden. Das Lagerrohr 44 bildet zusammen mit einem Montageflansch 30 ein einstückiges Druckgußteil.
Statt dessen kann das Lagerrohr 44 auch mit Preßsitz in einer mit dem Flansch 30 verbundenen Nabe sitzen. Das Ro-Rotorgehäuse 14 umschließt den Wicklungskern 58 unter Bildung eines zylindrischen Luftspalts 15. Auf das vom Rotorgehduse abliegende Ende der Rotorwelle 12 ist eine (nicht dargestellte) Nabe aufsetzbar, um für die Lagerung und Mitnahme einer oder mehrerer Festspeicherplatten zu sorgen, bei denen es sich um handelsübliche 5 1/4"- oder 8"-Platten handeln kann. An der dem Wicklungskern 58 gegenuberstehenden Innenfläche des Rotorgehäuses 14 sind eine Mehrzahl von dauermagnetischen Segmenten oder ein einteiliger Dauermagnet 56 befestigt. Der Dauermagnet 56 besteht vorzugsweise aus einer Mischung von Hartferrit, z.B Bariumferrit, und elastischem Material. Es handelt sich also um einen sogenannten Gummimagneten. Dieser ist über der Polteilung trapezförmig oder annähernd trapezförmig bei relativ kleiner Pollücke radial magnetisiert.
Das Rotorgehäuse 14 ist aus einem magnetisch gut leitenden Werkstoff, insbesondere Weicheisen, gefertigt und vorzugsweise als Tiefziehteil ausgebildet. Es dient als magnetischer Rückschluß. An der in Fig. 1 oberen Statorendscheibe 67 sind geschlitzte Stützen 114 angeformt, die bei diesem AusfUhrungsbeispiel drei voneinander potentialmäßig getrennte KUhlbleche 60 tragen. Die KUhlbleche 60 sind ihrerseits mit Beinen 115 zur Halterung eines als gedruckte Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträgers 20 mit Drehstellungsdetektoren 35, Endstufentransistoren 61 und weiteren Schaltungskomponenten versehen, von denen eine bei 63 angedeutet ist.
Wie im einzelnen aus den Fign. 2 und 3 hervorgeht, #weist jedes der Kühlbleche 60 zwei Gruppen von rechteckigen Ausnehmungen 116, 117 auf. Jedes Kühlblech 60 wird von zwei StUtzen 114 gehalten, die je nach der gewünschten Drehrichtung des Motors entweder in die Ausnehmungen 16 oder in die Ausnehmungen 117 eingerastet werden. Jedes der in diesem Fall drei Kühlbleche 60 steht in gut wärmeleitender Verbindung mit einem Endstufentransistor 61 des Schaltungsträgers 20.
Für die Befestigung des Endstufentransistors 61 am Kühlblech 60 sind in letzterem Öffnungen 118 vorgesehen. In dem Kühlblech 60 ist ferner eine.FUhrungsöffnung 119 ausgebildet, durch die einer der mit dem Schaltungsträger 20 verlöteten Drehstellungsdetektoren 35, vorzugsweise Hall-IC's, hindurchgesteckt ist. Der Drehstellungsdetektor 35 wird in der Führungsöffnung 119 verklebt, um einen besonders stabilen Sitz sicherzustellen. Jedes der Kklbleche 60 ist mit einer Gruppe von drei Beinen 115 versehen, die aus dem das Kühlblech bildenden Blechmaterial ausgestanzt und mit Bezug auf die Kühlblechebene rechtwinklig hochgebogen sind. Ansätze 120 der Beine 115 sind durch entsprechende Ausnehmungen des Schaltungsträgers 20 hindurchgesteckt und mit diesem verlötet. Die Ansätze 120 bilden Schultern 121, auf denen der Schaltungsträger 20 aufliegt. Das Verlöten der Ansätze 120 erfolgt zweckmäßig in einem Arbeitsgang, z.B. im Tauchlötverfahren, mit der Herstellung der Lötverbindungen zwischen dem Schaltungsträger 20 und den Schaltungskomponenten der Antriebselektronik und der Regelschaltung, zu denen auch die Endstufentransistoren 61 und die Drehstellungsdetektoren 35 gehören.
In der Praxis erweist es sich als günstig, den oder die Drehstellungsdetektoren 35 um einen gewissen Voreilwinkel, d.h. um einen gewissen Betrag entgegen der Drehrichtung, mit Bezug auf die StatorpollUcken oder die Statornutmitte zu versetzen. Dadurch wird eine Voreilung des Kommutierungssignals gegenüber der induzierten Spannung erzwungen und damit das durch die Wicklungsinduktivität verzögerte Ansteigen des kommutierten Stroms kompensiert. Beispielsweise soll für eine Rotordrehricht-ung 122 (Fig. 4) 4r Drehstellungsdetektor 35 mit Bezug auf die Nutmitte 123 die bei 124 angedeutete Lage haben. Dagegen ist es erwünscht, bei entgegengesetzter Rotordrehrichtung 125 für eine entsprechende Voreilung zu sorgen, indem der Drehstellungsdetektor 35 mit Bezug auf die Nutmitte 123 in entgegengesetzter Richtung zur Stelle 126 versetzt wird. Diese je nach der Solldrehrichtung unterschiedliche Ausrichtung der Drehstellungsdetektoren mit Bezug auf die StatorpollUcken wird vorliegend auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die geschlitzten, mit Rastnasen 127 versehenen Stützen 114 wahlweise in den Ausnehmungen 116 oder den Ausnehmungen 117 eingerastet werden, die beispielsweise einen gegenseitigen Winkelabstand von 1.20 haben. Die geschlitzten StUtzen 114 bilden zusammen mit den Ausnehmungen 116 bzw. 117 Schnappverbindungen, die sich im Bedarfsfall lösen lassen, indem die Schenkel der geschlitzten StUtzen zusammengedrUckt werden, bis die Rastnasen durch die Ausnehmungen 116 bzw. 117 hindurchtreten können.
Die Magnet spuren von Festspeicherplatten liegen äußerst dicht beieinander. Trotz hoher Präzision sind gewisse Toleranzen und Exzentrizitäten der Festspeicherplatten, der diese Platten tragenden Nabe und/oder des Lagersystems der Rotorwelle unvermeidlich. Bei einer Demontage der Rotorwelle würde daher die Ausrichtung zwischen der Magnetkopfanordnung des Festplattenspeichers und den Magnetspuren der Festspeicherplatten verlorengehen; es käme zu einem Verlust der auf der Platte gespeicherten Daten. Um einen solchen Datenverlust auch dann zu vermeiden, wenn Teile des Antriebs, insbesondere Komponenten der Antriebselektronik und der Regelschaltung oder auch die Statorwicklung ausfallen, sind-bei der Anordnung nach Fig. 1 sowohl das Rotorgehäuse 14 als auch der Wicklungskern 58 zusammen mit dem Schaltungsträger 20 abnehmbar ausgebildet. Mit dem Rotorgehäuse 14 ist eine Nabe 128 verbunden, beispielsweise verstemmt, die auf das-in Fig. 1 untere Ende der Rotorwelle 12 aufgeschoben is-t.
Dieses Ende der Rotorwelle 12 läuft in einem Außengewindeabschnitt 129 von verringertem Durchmesser aus. Auf den Gewindeabschnitt 129 ist eine Normmutter, z.B. Sechskantmutter, 130 aufgeschraubt, welche über eine Unterlegscheibe 131 die Nabe gegen den Sicherungsring 54 anpreßt.
Die Stirnseite des Gewindeabschnitts 129 ist abgerundet und kann in Verbindung mit einem nicht veranschaulichten Kontakt zur Ableitung von elektrostatischen Aufladungen von der Welle 12 herangezogen werden.
Zur lösbaren Befestigung des Wicklungskerns 58 ist als unterstes Statorblech des beispielsweise genieteten Blechpakets 59 ein Blech 132 mit einem Innendurchmesser vorgesehen, der gleich oder kleiner als der Innendurchmesser des Lagerrohrs 44 ist. Dieses Blech 132 liegt an der in Fig. 1 unteren Stirnseite des Lagerrohrs 44 an. Es ist in diesem Bereich mit drei in Umfangsrichtung verteilten Löchern 133 versehen. Durch die Löcher. 133 ragen selbstschneidende Schrauben 105, die in Kernlöcher 134 des vorzugsweise gegossenen Lagerrohrs 44 eingreifen.
Durch das Zusammenwirken der Schrauben 105 mit den Löchern -133 des Statorblechs 132 ist eine wirkungsvolle Verdrehsicherung zwischen dem Lagerrohr 44 und dem Wicklungskern 58 gegeben. Nach Lösen der Schrauben 105 läßt sich der Wicklungskern 58 zusammen mit der Statorwicklung, dem Schaltungsträger 20 und den Kühlblechen 60 problemlos vom Lagerrohr 44 abziehen ohne daß es dazu einer Abziehvorrichtung bedarf.
Während bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Verbindung zwischen dem Wicklungskern 58 und den Kühlblechen 60 über die Stützen 114 an der Endscheibe 67 erfolgt, ist es beispielsweise auch möglich, dem Zusammenhalt des Statorblechpakets dienende, gegenüber den Statorblechen elektrisch isolierte oder aus isolierendem Werkstoff gefertigte Niete 135 (Fig. 4) Uber die in Fig. 1 obere Stirnseite des Wicklungskerns 58 vorstehen zu lassen und die Kühlbleche auf diesen vorstehenden Nietenden zu befestigen.

Claims

A n s p r U c.h e Bürsenlose Gleichstrommotoranordnung, insbesondere für Plattenspeicherantriebe, mit einem Außenrotor und mindestens einem mit dem Stator verbundenen Schaltungsträger für die Antriebselektronik und/oder eine Regelschaltung, deren Endstufentransistoren voneinander potentialmäßig getrennte Kühlbleche zugeordnet sind, nach Patent ........ (Patent-Anmeldung P 31 18 289.5), dadurch gekennzeichnet, daß die KUhlbleche (60) an dem Wicklungskern (58) des Stators angebracht sind und ihrerseits den Schaltungstrdger (20) abstützen.
2. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die KUhlbleche (60) am Wicklungskern (58) des Stators über Schnappverbindungen (114, 116, 117) angebracht sind.
3. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappverbindungen (114, 116, 117).lösbar ausgebildet sind.
4. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher auf dem Schaltungstroger ein oder mehrere Drehstellungsdetektoren sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappverbindungen (114, 116, 117) wahlweise in einer von mindestens zwei unterschiedlichen gegenseitigen Winkelausrichtstellungen zwischen dem Wicklungskern (58) des Stators und dem auf den KUhlblechen (60)-abgestützten Schaltungsträger (20) einrastbar sind.
5. Gleichstrommotoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Statorwicklungskerns (58) mit den KUhlblechen (60) von der einen Stirnseite des Wicklungskerns abstehende StUtzen (114) vorgesehen sind, die in Ausnehmungen (116 oder 117) der Kühlbleche einrastbar sind.
6. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (114) an einer Statorendscheibe (67) angeformt sind.
7. Gleichstrommotoranordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß Beine (115) zum Abstützen des Schaltungsträgers (20) aus den Kühlblechen (60) ausgestanzt und abgewinkelt sowie in Ausnehmungen des Schaltungsträgers gesteckt und dort' verlötet sind.
8. Gleichstrommotoranordnung nach einem der Anspruche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Drehstellungsdetektoren (35) durch Fuhrungsöffnungen (119) der Kühlbleche (60) hindurchgesteckt sind.
9. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Drehstellungsdetektoren (35) mit Bezug auf die FUhrungsöffnungen (119) festgelegt, vorzugsweise in die Führungsöffnungen eingeklebt sind.
10. Gleichstrommotoranordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor (14) auf einer in einer zentralen Abstützung (22) gelagerten Rotorwelle (12) lösbar befestigt ist.
11. Gleichstrommotoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorwicklungskern (58) zusammen mit den Kühlblechen (60)und dem Schaltungsträger (20) an der zentralen Abstützung (22) lösbar angebracht ist.