DE9303414U1 - Electronically commutated DC motor - Google Patents
Electronically commutated DC motorInfo
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Description
BeschreibungDescription
Elektronisch kommutierter GleichstrommotorElectronically commutated DC motor
Die Neuerung betrifft einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit einem Stator, einem mit Permanentmagneten bestückten Rotor und mit Rotorlagegebern, z.B. Hallsensoren, die zur Meldung der Lage des Rotors an eine Auswerteelektronik anliegen.The innovation concerns an electronically commutated DC motor with a stator, a rotor equipped with permanent magnets and with rotor position sensors, e.g. Hall sensors, which are connected to an evaluation electronics to report the position of the rotor.
Elektrisch kommutierbare Gleichstrommotore benötigen zur Rotorlageerkennung eine Sensorik, sog. Rotorlagegeber, die die Lage des mit Permanentmagneten bestückten Rotors an eine Auswerteelektronik melden. Bei einem bekannten Gleichstrommotor dieser Art findet hierzu ein Gebermagnet mit der gleichen Polzahl wie der Rotormagnet auf der Rotorwelle Anwendung, der von magnetempfindlichen Sensoren axial oder radial abtastbar ist. Bei einem weiteren bekannten Gleichstrommotor ist die Befestigung von optischen Gebern mit Spuren entsprechend der Polzahl des Rotormagneten auf der Rotorwelle vorgesehen. Ferner ist es bei einem Gleichstrommotor bekannt, den Rotormagneten radial oder axial mittels magnetfeldempfindlichen Sensoren direkt abzutasten. Den bekannten Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung ist insgesamt der Nachteil gemeinsam, daß die Abtastung einen erheblichen Platzaufwand erforderlich macht, wodurch eine Realisierung der Forderung nach Gleichstrommotoren mit kurzen Baulängen nicht entsprochen werden kann. Außerdem sind umständliche Justierarbeiten erforderlich, wenn exakte Abtastungen erreicht werden sollen. Schließlich scheiden Abtastungen von Geber- oder Rotormagneten durch Rotorlagegeber bei vorgegebener axialer Beweglichkeit des Rotors völlig aus.Electrically commutable direct current motors require a sensor system to detect the rotor position, so-called rotor position sensors, which report the position of the rotor equipped with permanent magnets to an evaluation electronics. In a known direct current motor of this type, a sensor magnet with the same number of poles as the rotor magnet on the rotor shaft is used for this purpose, which can be scanned axially or radially by magnet-sensitive sensors. In another known direct current motor, optical sensors with tracks corresponding to the number of poles of the rotor magnet are attached to the rotor shaft. In a direct current motor, it is also known to scan the rotor magnet radially or axially using magnetic field-sensitive sensors. The known direct current motors with electronic commutation have the disadvantage that the scanning requires a considerable amount of space, which means that the requirement for direct current motors with short overall lengths cannot be met. In addition, complicated adjustment work is required if precise scanning is to be achieved. Finally, scanning of encoder or rotor magnets by rotor position sensors is completely ruled out given a given axial mobility of the rotor.
Es ist Aufgabe der Neuerung bei Gleichstrommotoren obiger Gattung eine platzsparende Rotorlageerkennung zu schaffen, die auch bei vorgegebenen Axialverschiebungen des Rotors sicher und genau arbeitet.The aim of the innovation in DC motors of the above type is to create a space-saving rotor position detection system that works safely and precisely even with predetermined axial displacements of the rotor.
Neuerungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rotorlagegeber frei in den aktiven Rotorraum einragend ausgebildet sind und daß das Magnetfeld der Rotormagnete als Gebermagnete dienen. Hierbei tasten die in den Rotorraum einragenden Rotorlagegeber das Magnetfeld der Permanentmagnete an der Innenseite des Rotors radial ab. Durch Einragen der Rotorlagegeber in den Rotor sind kurze Baulängen des Gleichstrommotor erreichbar, Hilfsmagnete od.dgl. mit ihren Teile-, Montage- und Justagekosten einsparbar und der zur Erzielung der Motorleistung erforderliche Magnetfluß mit einem Doppeleffekt zur Rotorlageerkennung nutzbar. Außerdem bleibt bei vorgegebenen axialen Rotorverschiebungen die Rotorlageerkennung unbeeinflußt sicher und genau.According to the innovation, this task is solved by the rotor position sensors being designed to protrude freely into the active rotor space and by the magnetic field of the rotor magnets serving as sensor magnets. The rotor position sensors protruding into the rotor space radially scan the magnetic field of the permanent magnets on the inside of the rotor. By protruding the rotor position sensors into the rotor, short installation lengths of the DC motor can be achieved, auxiliary magnets or similar with their parts, assembly and adjustment costs can be saved and the magnetic flux required to achieve the motor power can be used with a double effect for rotor position detection. In addition, with predetermined axial rotor displacements, the rotor position detection remains unaffected, safe and precise.
In Ausgestaltung des Gleichstrommotors weist der Rotor als Träger für die Rotormagnete einen Rückschlußring und einen mit diesen axial verbundenen Trägerteil aus para- oder diamagnetischem Werkstoff mit einer stirnseitig offenen ringförmigen Aussparung auf, in die die Rotorlagegeber einragen. Zweckmäßig ist das Trägerteil topfförmig ausgebildet und vorteilhaft durch das Trägerteil der Motorrückschluß axial verlängert.In the design of the DC motor, the rotor has a magnetic return ring as a carrier for the rotor magnets and a carrier part made of paramagnetic or diamagnetic material that is axially connected to it and has an annular recess that is open at the front and into which the rotor position sensors protrude. The carrier part is expediently pot-shaped and the motor magnetic return is advantageously extended axially by the carrier part.
Nach weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Rückschlußring durch ein stanz-paketiertes geblechtes Teil gebildet und vorzugsweise mit dem Trägerteil fest verbunden ist. Die Verbindung des stanz-paketierten geblechten Teils mit dem Trägerteil kann beliebig, z.B. vermittels Spritz- oder Gießtechnik erfolgen. Schließ-According to a further embodiment, the return ring is formed by a punched-packaged sheet metal part and is preferably firmly connected to the carrier part. The punched-packaged sheet metal part can be connected to the carrier part in any way, e.g. by means of injection molding or casting technology.
lieh ist noch vorgesehen, die Rotorlagegeber an einer leeren oder die Auswerteelektronik tragenden Trägerplatte festzulegen und vermittels dieser die Rotorlagegeber in den Ringraum des Trägerteils zu halten.It is also planned to fix the rotor position sensors to an empty carrier plate or one that carries the evaluation electronics and to use this to hold the rotor position sensors in the annular space of the carrier part.
Wie die Neuerung ausgeführt sein kann, zeigt mit den für diese wesentlichen Merkmalen das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel. Hierin bedeuten:The embodiment shown in the drawing shows how the innovation can be implemented with its essential features. The following means:
Fig. 1 einen Gleichstrommotor im Schnitt, schematisch undFig. 1 a DC motor in section, schematic and
Fig. 2 ein Teilstück eines Gleichstrommotors der Fig. 1, unter Verdeutlichung des Verlaufs der magnetischen Feldlinien.Fig. 2 shows a section of a direct current motor from Fig. 1, showing the course of the magnetic field lines.
In den Fig. ist mit 1 die Welle eines Rotors 2 aus ferromagnetischem Werkstoff bezeichnet. Die Welle 1 trägt einen Rückschlußring 3, der beim Ausführungsbeispiel durch ein stanz-paketiertes geblechtes Teil gebildet ist. Der Rückschlußring 3 dient gemeinsam mit einem, insbesondere am Rückschlußring 3 festgelegten Trägerteil 4 als Träger einer der Polzahl des Rotors 2 entsprechende Anzahl Permanentmagnete 5 als Rotormagnete aus hochenergetischem Material. Das Trägerteil 4 ist aus einem para- oder diamagnetischem Werkstoff hergestellt und wirkt zusätzlich als axiale Verlängerung des Rotorrückschlusses. Im Trägerteil 4 ist eine ringförmige Aussparung 6 vorgesehen, in die Rotorlagegeber 8, z.B. Hallsensoren als magnetempfindliche Sensoren einragen. Die Rotorlagegeber 8 sind durch eine Trägerplatte 9 getragen und in der Aussparung 6 gehalten, wobei die Trägerplatte 9 gegebenenfalls eine Auswerteelektronik aufnehmen kann. Mit 10 ist ein Statorpaket bezeichnet.In the figures, 1 denotes the shaft of a rotor 2 made of ferromagnetic material. The shaft 1 carries a return ring 3, which in the embodiment is formed by a punched and packaged laminated part. The return ring 3, together with a carrier part 4, which is fixed in particular to the return ring 3, serves as a carrier for a number of permanent magnets 5 corresponding to the number of poles of the rotor 2 as rotor magnets made of high-energy material. The carrier part 4 is made of a paramagnetic or diamagnetic material and also acts as an axial extension of the rotor return. An annular recess 6 is provided in the carrier part 4, into which rotor position sensors 8, e.g. Hall sensors, protrude as magnet-sensitive sensors. The rotor position sensors 8 are carried by a carrier plate 9 and held in the recess 6, whereby the carrier plate 9 can accommodate evaluation electronics if necessary. A stator package is designated by 10.
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Zum Verständnis der Funktion ist davon auszugehen, daß die magnetischen Feldlinien 11 im Bereich der Rotorlagegeber 8, wie in Fig. 2 gezeigt, radial oder diametral vom Rotormagnet 5 auf der Luftspaltseite zum Stator 10 und auf der Rotorwellenseite durch das Trägerteil 4 zur Rotorwelle 5 verlaufen und dabei die Rotorlagegeber 8 beeinflussen. Die ringförmige Aussparung 6 im Trägerteil 4 ist mit einer derartigen Tiefe ausgeführt, daß axiale Verschiebungen des Rotors 2 keinen Einfluß auf den Feldlinienverlauf im Bereich der Rotorlagegeber 8 ausüben. Der magnetische Fluß im Bereich der Rotorlagegeber 8 trägt vorteilhaft zum aktiven Motorfluß bei. Da die Rotorwelle 1 als Rückschluß für die Rotorlageerkennung genutzt ist, ist auch eine aktive Ausnutzung dieses Rotorabschnitts erreicht.To understand the function, it must be assumed that the magnetic field lines 11 in the area of the rotor position sensors 8, as shown in Fig. 2, run radially or diametrically from the rotor magnet 5 on the air gap side to the stator 10 and on the rotor shaft side through the carrier part 4 to the rotor shaft 5 and thereby influence the rotor position sensors 8. The ring-shaped recess 6 in the carrier part 4 is designed with such a depth that axial displacements of the rotor 2 have no influence on the field line course in the area of the rotor position sensors 8. The magnetic flux in the area of the rotor position sensors 8 contributes advantageously to the active motor flux. Since the rotor shaft 1 is used as a return for the rotor position detection, active use of this rotor section is also achieved.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE9303414U1 true DE9303414U1 (en) | 1994-07-07 |
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Family Applications (1)
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| DE9303414U Expired - Lifetime DE9303414U1 (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Electronically commutated DC motor |
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-
1993
- 1993-03-09 DE DE9303414U patent/DE9303414U1/en not_active Expired - Lifetime
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