DE4130520C2 - Electronically commutated small DC motor - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Gleichstrom-Kleinmotor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solcher Kleinmotor bekannt (DE 39 14 082 A1), bei dem an einem einstückigen Stator- Basiselement eine Platine befestigt ist, welche ein Hall-IC und einen Kondensator trägt. Darüber hinaus benötigt der bekannte Kleinmotor noch eine Leiterplatte, welche u. a. die zur Schutz beschaltung des Motors erforderlichen elektronischen Bauelemente aufweist. Diese Leiterplatte muß als separates Bauteil bei spielsweise innerhalb eines zum Kleinmotor gehörenden Gehäuses untergebracht werden.The invention is based on a small DC motor according to the Genus of the main claim. It is such a small engine known (DE 39 14 082 A1), in which on a one-piece stator Base element is attached to a circuit board, which is a Hall IC and carries a capacitor. In addition, the well-known Small motor still a circuit board, which u. a. those for protection wiring of the motor required electronic components having. This circuit board must be a separate component for example within a housing belonging to the small motor be accommodated.
Bekannt ist ebenfalls ein elektronisch kommutierter Gleichstrom motor (US 4,737,672), bei dem die Leiterbahnen der Steuerschal tung auf eine direkt mit der ferromagnetischen Grundplatte ver bundene Isolierfolie aufgebracht sind. Die Grundplatte selber ist einstückig. Aus der US 3,978,375 ist es bekannt, die Leiter bahnen eines Schaltungsträgers aus einer Metallplatte auszustan zen, wobei als Material unter anderem auch die Verwendung von Eisen vorgeschlagen wird. Weiterhin bekannt ist eine Niederspan nungseinrichtung (DE 36 09 660 C2), bei der für die Grundplatte eines elektronischen Experimentierbaukastens vorgeschlagen wird, die Leiterbahnen ferromagnetisch auszuführen, wodurch die mit einem Permanentmagneten versehenen Bauelemente kontaktiert und gleichzeitig gehalten werden.An electronically commutated direct current is also known motor (US 4,737,672), in which the conductor tracks of the control scarf device connected directly to the ferromagnetic base plate bound insulating film are applied. The base plate itself is in one piece. From US 3,978,375 it is known the conductor tracks of a circuit board from a metal plate zen, with the use of Iron is suggested. A low chip is also known nungseinrichtung (DE 36 09 660 C2), for the base plate an electronic experiment kit is proposed, to carry out the conductor tracks ferromagnetic, whereby the with a permanent magnet provided components contacted and be held at the same time.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau des bekannten Gleich strom-Kleinmotors einfacher, kompakter und kostengünstiger zu gestalten. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptan spruches gelöst. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Stator platte selbst als Leiterplatte ausgebildet ist, auf der alle elektronischen Bauelemente angeordnet sind. Gleichzeitig wird über diese Leiterplatte die Wicklung des Stators mit Strom ver sorgt und auch der magnetische Kreis geschlossen. Ein Abschnitt der Stromführung ist also mit der Führung des Magnetflusses kom biniert. The object of the invention is to build the known equal small electric motor simpler, more compact and less expensive shape. This task is characterized by the main features solved. This has the advantage that the stator plate itself is designed as a printed circuit board on which all electronic components are arranged. At the same time ver the winding of the stator with electricity via this circuit board and the magnetic circuit is closed. A section the current flow is therefore combined with the flow of the magnetic flux trimmed.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gleichstrom-Kleinmotors möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial further training and improvements of the main claim specified DC small motor possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. It demonstrate
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Gebläses, das mittels eines im Schnitt dargestellten Gleichstrom-Kleinmotors betrieben wird, Fig. 1 is a schematic representation of a fan which is operated by means of a section shown in the small DC motor,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Gleichstrom-Kleinmotor entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section through the direct current miniature motor taken along the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht des Gleich strom-Kleinmotors in Richtung des Pfeiles III-III in Fig. 1 ge sehen, Fig see a view of the direct-current low-power motor in the direction of arrow III-III in Fig. 1 ge. 3,
Fig. 4 eine Ansicht eines aus mehreren Teilplatten bestehen den Gerüstes eines zum Gleichstrom-Kleinmotor gehörenden, platten förmigen Stators und Fig. 4 is a view of a plurality of sub-plates, the scaffolding of a plate-shaped stator belonging to the small DC motor and
Fig. 5 eine Seitenansicht der Gerüst-Anordnung gemäß Fig. 4. Fig. 5 is a side view of the frame assembly of FIG. 4.
Ein in Fig. 1 dargestellter Gleichstrom-Kleinmotor 10 weist einen plattenförmigen Stator 12 und einen Rotor 50 auf. Der Stator 12 ist mit einem plattenförmigen Gerüst 15 versehen, das in Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist. Der Aufbau des plattenförmigen Gerüsts 15 ist im einzelnen aus Fig. 4 ersichtlich. Dort erkennt man, daß das Gerüst 15 aus einer Anzahl von Teilplatten 16, 18, 20, 22, 24, 26 und 28 besteht. Die Teilplatten 15 bis 28 sind verkupfert, verzinnt und mit Abstand voneinander angeordnet, so daß zwischen einander benachbarten Teilplatten spaltartige Gänge 30 verbleiben. Das so gebildete Gerüst 15 des Stators 12 ist im wesentlichen rechteck förmig. Lediglich die beiden Teilplatten 26 und 28 weisen langge streckte bandartige Ansätze 32 und 34 auf. Dieses mehrteilige Gerüst 19 ist mit einer Kunststoffumhüllung 36 versehen (Fig. 1), welche die einzelnen Teile 16 bis 28 des Gerüstes 15 zu einem einzigen Teil - dem Stator 12 - zusammenhält. Da die Kunststoffumhüllung 36 in einem Spritzarbeitsgang auf das Gerüst 15 aufgebracht wird, gelangt ge nügend Kunststoff auch in die Gänge 30, so daß die einzelnen, aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Teilplatten elektrisch voneinander isoliert sind. Die Ansätze 32 und 34 der Teilplatten 26 und 28 treten jedoch beim Ausführungsbeispiel aus der Kunststoffumhüllung 36 heraus. Die Teilplatte 24 ist mit einem Durchbruch 38 versehen, in wel chen eine Lagerbuchse 40 befestigt ist (Fig. 1). Dazu liegt die Lagerbuchse 40 mit einem Ringbund 42 an der einen Seite der Teil platte 24 an. Wie Fig. 1 weiter zeigt, ragt die Lagerbuchse 40 auf der anderen Seite der Teilplatte 24 aus dieser heraus. Schließlich ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß an der dem Ringbund 42 gegenüberliegen den Seite des Gerüsts 15 an die Kunststoffumhüllung 36 ein Spulenkörper 46 an gespritzt worden ist. Der Spulenkörper 46 ist also einstückig mit der Kunststoffumhüllung 36 verbunden. Aus den Fig. 1 und 2 ist zu ent nehmen, daß der Spulenkörper 46 eine Wicklung 48 trägt, die beim Ausführungsbeispiel bifilar, also zweispulig ausgebildet ist. Der Rotor 50 des Gleichstrom-Kleinmotors 10 weist einen scheibenförmigen Abschnitt 52 auf, der aus Permanentmagneten aufgebaut ist. Aus sei ner einen Stirnfläche 54 ragt eine Rotorwelle 56, welche in der Boh rung der Lagerbuchse 40 gelagert ist. An der anderen, der Rotorwelle 56 gegenüberliegenden Stirnfläche 58 ist der scheibenförmige Ab schnitt 52 mit Flügeln 60 versehen, so daß der Rotor 50 gleichzeitig auch ein Gebläserad bildet. Der gesamte bisher beschriebene Aufbau des Gleichstrom-Kleinmotors 10 ist in einem in Fig. 1 mit strich punktierten Linien angedeuteten Gebläsegehäuse 62 untergebracht, das eine Ansaugöffnung 64 (Gebläseöffnung) aufweist. Die Ansaugöffnung 64 ist kreisrund aus gebildet und liegt im wesentlichen dem Rotor 50 gegenüber. Während des Betriebs des Gleichstrom-Kleinmotors 10 wird Luft durch die Öffnung 64 angesaugt, was durch die strichpunktierten Pfeile 66 in Fig. 1 angedeutet ist. In diesem Luftstrom befindet sich ein Sensor 68, der über Leitungsmittel 70 mit den Ansätzen 32 und 34 verbunden ist. Von den beiden Ansätzen 32, 34 ist in Fig. 1 lediglich der Ansatz 34 sichtbar. Es ist aus seiner in Fig. 4 dargestellten, gestreckten Lage heraus so abgewinkelt worden, daß sich der Sensor 68 innerhalb des Gebläsegehäuses 62 direkt in der angesaugten Luft befindet, wenn der Motor 10 aktiviert ist.A small DC motor 10 shown in FIG. 1 has a plate-shaped stator 12 and a rotor 50 . The stator 12 is provided with a plate-shaped frame 15 , which is shown in section in FIG. 1. The structure of the plate-shaped frame 15 can be seen in detail from FIG. 4. There you can see that the frame 15 consists of a number of sub-plates 16 , 18 , 20 , 22 , 24 , 26 and 28 . The partial plates 15 to 28 are copper-plated, tinned and spaced from one another, so that gap-like passages 30 remain between adjacent partial plates. The framework 15 of the stator 12 thus formed is essentially rectangular. Only the two sub-plates 26 and 28 have elongated band-like approaches 32 and 34 . This multi-part frame 19 is provided with a plastic sheath 36 ( FIG. 1), which holds the individual parts 16 to 28 of the frame 15 together as a single part - the stator 12 . Since the plastic sheath 36 is applied to the frame 15 in one spraying operation, sufficient plastic also reaches the passages 30 so that the individual partial plates made of a ferromagnetic material are electrically insulated from one another. The lugs 32 and 34 of the partial plates 26 and 28 emerge from the plastic casing 36 in the exemplary embodiment. The sub-plate 24 is provided with an opening 38 in which a bearing bush 40 is attached ( FIG. 1). For this purpose, the bearing bush 40 with an annular collar 42 on one side of the part plate 24 . As further shown in FIG. 1, the bearing bush 40 protrudes from the partial plate 24 on the other side thereof. Finally, it can be seen from FIG. 1 that on the opposite side of the frame 15 to the plastic collar 36, a coil former 46 has been injection molded onto the annular collar 42 . The coil former 46 is therefore connected in one piece to the plastic sheath 36 . From Figs. 1 and 2 is to take ent, that the coil former 46 carrying a coil 48 which is bifilar in the embodiment, that is formed zweispulig. The rotor 50 of the small DC motor 10 has a disk-shaped section 52 which is constructed from permanent magnets. From a ner end face 54 protrudes a rotor shaft 56 , which is mounted in the drilling tion of the bearing bush 40 . On the other, the rotor shaft 56 opposite end face 58 , the disc-shaped section 52 is provided with wings 60 , so that the rotor 50 also forms an impeller at the same time. The entire structure of the small DC motor 10 described so far is accommodated in a blower housing 62 , indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, which has a suction opening 64 (blower opening). The suction opening 64 is made circular and is essentially opposite the rotor 50 . During the operation of the small DC motor 10 , air is sucked in through the opening 64 , which is indicated by the dash-dotted arrows 66 in FIG. 1. In this air flow there is a sensor 68 which is connected to the lugs 32 and 34 via line means 70 . Of the two approaches 32 , 34 , only the approach 34 is visible in FIG. 1. It has been angled out of its extended position shown in FIG. 4 in such a way that the sensor 68 is located inside the blower housing 62 directly in the intake air when the motor 10 is activated.
Durch die besondere Ausgestaltung des Gerüsts 15, insbesondere da durch, daß die einzelnen Teilplatten 16 bis 28 voneinander elek trisch isoliert sind und darüber hinaus die Teilplatten selbst aus einem ferromagnetischen Material bestehen, ist es möglich, diese Teilplatten sowohl in den Arbeitsstromkreis, als auch in den Rege lungsstromkreis des Gleichstrom-Kleinmotors 10 mit einzubeziehen. Dazu weist die Kunststoffumhüllung 36 an ihrer von dem Rotor 50 ab gewandten Seite mehrere fensterartige Aussparungen 72, 74, 76 auf, durch welche Teilbereiche der Teilplatten 16 bis 28 sichtbar und frei zugänglich sind. Auf diese Bereiche können elektronische Bau elemente 77 wie z. B. Kondensatoren, Transistoren etc. aufgebracht und befestigt werden. Weitere fensterartige Aussparungen 78 und 80 legen Anschlußstellen für den Arbeitsstrom des Gleichstrom-Kleinmo tors 10 und des Sensors 68 frei. Diese Fenster sind alle aus Fig. 3 zu ersehen. In diesen Fenstern erkennt man auch wieder die in Fig. 4 vollständig sichtbaren Isolierspalten (Gänge) 30. Wie Fig. 2 zeigt ist auch auf der dem Rotor 50 zugewandten Seite der Kunststoffumhüllung 36 ein Fenster 82 vorhanden, in welches beim Ausführungsbeispiel ein elektronisches Bauelement 84 mit bedrahteten Anschlüssen eingesetzt ist. Da die Bauteile 77 in SMD-Technologie ausgeführt sind, können alle Bauteile (77, 84 u. 86) sowie die Spulenanschlüsse 86 in einem Arbeitsgang über einer Lötwelle auf das Gerüst 15 aufgelötet werden.Due to the special design of the scaffold 15 , in particular because by that the individual sub-plates 16 to 28 are electrically isolated from one another and, moreover, the sub-plates themselves consist of a ferromagnetic material, it is possible to use these sub-plates both in the working circuit and in to include the control circuit of the DC small motor 10 . For this purpose, the plastic covering 36 has, on its side facing away from the rotor 50 , a plurality of window-like recesses 72 , 74 , 76 , through which partial areas of the partial plates 16 to 28 are visible and freely accessible. In these areas, electronic construction elements 77 such. B. capacitors, transistors, etc. applied and attached. Further window-like recesses 78 and 80 expose connection points for the working current of the DC motor 10 and the sensor 68 . These windows can all be seen in FIG. 3. In these windows, the insulating gaps (passages) 30 which are fully visible in FIG. 4 can also be seen. As FIG. 2 shows, a window 82 is also present on the side of the plastic sheath 36 facing the rotor 50 , in which an electronic component 84 with wired connections is inserted in the exemplary embodiment. Since the components 77 are designed using SMD technology, all components ( 77 , 84 and 86 ) and the coil connections 86 can be soldered onto the frame 15 in one operation using a soldering wave.
Es zeigt sich bei genauer Betrachtung insbesondere der Fig. 2 und 3, daß die elektronischen Bauelemente stets Isolierspalte 30 über brücken, so daß sie mit Teilplatten verbunden sind, die unter schiedliches elektrisches Potential aufweisen. Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, sind die Teilplatten 20, 22 und 24 mit rechtwinklig abgekröpften Lappen 86 versehen, welcher ebenfalls aus der Kunststoffumhüllung 36 herausragen und zum Anschluß der Spulenenden der Wicklung 48 dienen. In Fig. 2 sind die Spulenenden mit der Bezugs zahl 88 versehen worden. Schließlich sind beim Ausführungsbeispiel aus den Teilplatten 20 und 24 jeweils ein freigeschnittener, aus der Kunststoffumhüllung 36 in Richtung zum Rotor 14 ragender Lappen 90 herausgebo gen. Diese beiden Lappen 90 befinden sich im Bereich des Rotors 50. Da solche Kleinmotoren aus bestimmten Ruhepositionen nur schlecht oder gar nicht in einer definierten Drehrichtung anlaufen, sollen diese Lappen 90 dafür sorgen, daß der Rotor 50 eine ganz bestimmte Ruheposition einnimmt, aus welcher heraus er beim Anlegen einer Gleichspannung an die Statorwicklung 48 problemlos in der vorgege benen Drehrichtung anläuft.It can be seen upon close inspection in particular Figs. 2 and 3, that the electronic components 30 so that they are always connected with part plates which have insulating gaps bridged, under schiedliches electrical potential. As can also be seen from the drawing, the partial plates 20 , 22 and 24 are provided with lobes 86 bent at right angles, which also protrude from the plastic sheath 36 and serve to connect the coil ends of the winding 48 . In Fig. 2, the coil ends with the reference number 88 have been provided. Finally, in the exemplary embodiment, each of the partial plates 20 and 24 has a cut-out tab 90 protruding from the plastic covering 36 in the direction of the rotor 14. These two tabs 90 are located in the region of the rotor 50 . Since such small motors start from certain rest positions poorly or not at all in a defined direction of rotation, these tabs 90 are intended to ensure that the rotor 50 assumes a very specific rest position from which it can easily operate when applying a DC voltage to the stator winding 48 direction of rotation starts.
Der Sensor 68 wird bei laufendem Gebläse direkt von der angesaugten Luft (Pfeile 66) angeströmt, so daß er die gewünschte Information ohne Verzögerung einer entsprechenden, nicht dargestellten Regel elektronik, beispielsweise für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeu ges, liefert. Die gewünschte Information kann sich beispielsweise auf die Temperatur im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges beziehen. Jedoch ist es auch denkbar über den Sensor 68 beispielsweise die Luftfeuchtigkeit, die Schadstoffkonzentration im Fahrgastraum oder dgl. zu überwachen. Es ist klar, daß auch da die Ansätze 32 und 34 der Teilplatten 26, 28 in den Regelstromkreis der Klimaanlage mit einbezogen sind.The sensor 68 is flowed directly from the intake air (arrows 66 ) while the fan is running, so that it supplies the desired information without delay to a corresponding control system, not shown, for example for an air conditioning system of a motor vehicle. The desired information can relate, for example, to the temperature in the passenger compartment of a motor vehicle. However, it is also conceivable to use the sensor 68 to monitor, for example, the air humidity, the pollutant concentration in the passenger compartment or the like. It is clear that the lugs 32 and 34 of the partial plates 26 , 28 are also included in the control circuit of the air conditioning system.
Derartige Kleinmotoren, bei denen der Motorstrom nur ca. 30 mA beträgt, sind beispielsweise in der eingangs erwähnten DE 39 14 082 A1, der DE 38 21 557 C1, der DE 38 23 447 A1 und der DE 39 33 868 A1 beschrieben. Auf die Offenbarungen aus diesen Schriften wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen, so daß diese Offenbarungen zur Offenbarung der vorliegenden Schutzrechtsanmeldung werden.Such small motors, in which the motor current is only about 30 mA amounts are, for example, in the aforementioned DE 39 14 082 A1, DE 38 21 557 C1, DE 38 23 447 A1 and the DE 39 33 868 A1 described. The revelations from these scriptures is hereby expressly incorporated by reference, so that these disclosures to the disclosure of the present application for industrial property rights.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |