Elektromotor

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.

Aus der DE 103 40 325 A1 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem Sensoren mit einem am Lüfter vorgesehenen Ring abwechselnder Magnetisierung zusammenwirken zur Drehzahlbestimmung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit Winkelbezogener Messwerterfassung weiterzubilden, wobei die Herstellung vereinfacht sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass er eine Bremse und einen Lüfter umfasst, wobei der Lüfter, umfassend Grundkörper und darauf vorgesehene Lüfterflügel, einstückig als Spritzgussteil ausgeführt ist und im Lüfter Dauermagnete umspritzt vorgesehen sind,

wobei axial beabstandet vom Lüfter eine elektronische Schaltung vorgesehen ist, die mittels Haltemitteln am Motorflansch befestigt ist, der mit dem Statorgehäuse des Motors verbunden ist.

Von Vorteil ist dabei, dass die Magnete schon bei der Herstellung des Spritzgusses des Lüfters eingebracht werden und somit der Lüfter in einfacher Weise herstellbar, die Magnete schützbar und durch Wahl der Magnete als Dauermagnete sehr starke Magnetfelder erzeugbar sind. Außerdem ist die elektronische Schaltung eng am Lüfter vorsehbar und somit ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis erreichbar. Die elektronische Schaltung ist mittels der Haltemitteln am Motorflansch haltbar und daher an einem festen stabilen Teil des Motors befestigbar. Außerdem ist somit eine sehr gute elektrische Masseverbindung gegeben.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Haltemittel über einen größeren axialen Bereich als die Bremse. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse in axialer Richtung sozusagen überbrückbar ist. Bei Wartung oder Reparatur der Bremse bleibt die elektronische Schaltung oder zumindest ihre Justierung relativ zum Lüfter unbeeinflusst.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung mit einem Halteblech lösbar verbunden, das mit den Haltemitteln verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Halteblech nicht nur die Stabilität sondern auch die magnetische Abschirmung gegen Störfelder aus der Bremse oder aus dem Stator des Motors verbessert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Haltemittel in den Motorflansch eingeschraubt vorgesehen, insbesondere wobei die Haltemittel als Stegbolzen ausgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass einfache kostengünstige Mittel verwendbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die elektronische Schaltung Sensoren zur Detektion der von den Dauermagneten erzeugten Magnetfelder. Von Vorteil ist dabei, dass die elektronische Schaltung schon mit Auswerteelektronik ausführbar ist, die die Sensorsignale verarbeitbar und auswertbar macht. Somit ist eine winkelbezogene Messwerterfassung, wie beispielsweise Bestimmung der Winkellage und/oder der Anzahl von Umdrehungen, ausführbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel zur Bestimmung der Winkellage und/oder der Anzahl von Umdrehungen des Lüfters vorgesehen, insbesondere sind sie von der elektronischen Schaltung umfasst oder im Anschlusskasten des Motors vorgesehen. insbesondere sind die Mittel zur Bestimmung aus dem vorbeidrehenden Magneten versorgbar, insbesondere umfassen sie Wiegandsensoren und/oder elektronische Schaltung in FRAM Technik. Von Vorteil ist dabei, dass die Magnete durch ihre Nähe an der Oberfläche des Lüfters derart starke Magnetfelder im bereich der Wiegandsensoren erzeugen, dass aus diesen heraus die elektronische Schaltung samt in FRAM-Technik ausgeführte Auswerteelektronik versorgbar ist. Denn die in FRAM Technik ausgeführten Schaltkreise benötigen sehr wenig Energie. Daher genügt der aus den Wiegandsensoren, also Impulsdrahtsensoren, stammende Energiepuls zur Versorgung zumindest eines Umdrehungszählers in der elektronischen Schaltung, der die absolute Umdrehungszahl des Lüfters feststellbar macht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Leitungen der elektronischen Schaltung, umfassend die Leitungen zur Herausführung der detektierten Sensorsignale oder die Leitung zur Herausführung der Information über Winkellage und/oder Anzahl von Umdrehungen, in die Bremse geführt und sind mit den die Bremse versorgenden und/oder steuernden Leitungen in den Anschlusskasten geführt. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine Ausnehmung in einem gehäusebildenden Teil der Bremse vorzusehen ist, um dann zur Weiterführung der Leitungen gemeinsam mit den Leitungen der Bremse die hierfür sowieso vorgesehenen Ausnehmungen im Motorgehäuse, umfassend Statorgehäuse, Anschlusskaste und/oder Motorflansch zu verwenden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anschlusskasten des Motors eine Ausnehmung auf zur Durchführung einer Busleitung und/oder der Anschlusskasten einen elektronische Schaltung mit der Funktionalität eines Umrichters, Sanftanlaufgeräts und/oder Motorschalters. Von Vorteil ist dabei, dass die Information über die Winkellage und/oder Anzahl der Umdrehungen an weitere elektronische Geräte übermittelbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung versorgt der Umrichter den Motor und umfasst einen Drehzahlregler, dem die Informationen aus der die Sensoren umfassenden elektronischen Schaltung als Istwert zugeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiger Winkelsensor zu Steuerung eines Motors verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Magnetisierungsrichtung der Magnete in radialer Richtung vorgesehen, insbesondere wobei nächstbenachbarte Magnete entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wiegandsensoren entsprechend radial anordenbar sind und somit der Motor insbesondere in axialer Richtung sehr kompakt ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Lüfter im Motor vorgesehen, umfassend Grundkörper und darauf vorgesehene Lüfterflügel, die einstückig als Spritzgussteil ausgeführt und im Lüfter Dauermagnete umspritzt vorgesehen sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter sehr kostengünstig und einfach herstellbar ist als gleichzeitiger Winkellagengeber.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dauermagnete derart nahe an der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet, dass die Magnete im Grundkörper gehalten sind,

insbesondere auch beim Betreiben des Motors. Von Vorteil ist dabei, dass die Magnete sehr starke Signale abgeben und somit bei naher Anordnung der Sensoren an dem beschriebenen Oberflächenbereich eine sehr gutes Signal-Rauschverhältnis erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist axial beabstandet vom Lüfter eine elektronische Schaltung vorgesehen, die Sensoren umfasst welche in Wirkverbindung mit den Magneten stehen, insbesondere zur Detektion des Magnetfeldes der vorbei sich bewegenden Magnete. Von Vorteil ist dabei, dass die Sensoren mit der Schaltung integriert auf einer Leiterplatte ausführbar sind und somit direkt die Sensorsignale auswertbar sind. Auf diese Weise ist dann die Information erzeugbar. Als Sensoren sind auch Kombinationen von Wiegandsensoren mit Hallsensoren vorteilhaft.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Bezugszeichenliste

1 Statorgehäuse 5 2 Motorflansch

3 Bremse, elektromagnetisch betätigbar

4 Motorwelle

5 Lüfterflügel

6 Anschlusskastenunterteil 10 7 Anschlusskastendeckel

8 Motorwelle

9 Abstandsbolzen als Haltemittel

10 umspritzte elektronische Schaltung 31 Wellenaufnahme

15 30 Dauermagnete

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor gezeigt, dessen Statorgehäuse 1 an seinem B-seitigen axialen Endbereich mit dem Motorflansch 2 verbunden ist, an dem eine elektromagnetisch betätigbare Bremse 3 vorgesehen ist. Diese umfasst eine bestrombar spule, deren bei Bestromung erzeugtes Magnetfeld auf eine Scheibe derart wirkt, dass eine ebenfalls auf die Scheibe wirkende Federkraft eines Federelements überwunden wird und somit die Scheibe axial bewegbar wird. Auf diese Weise werden Bremsbeläge in Reibkontakt bringbar oder alternativ der Reibkontakt trennbar. Die Bremse ist also elektromagnetisch betätigbar. Abhängig von der Bestromung entsteht also ein Magnetfeld in axialer Richtung, das auch veränderlich ist.

In Figur 2 ist eine Schrägansicht des Motors gezeigt, wobei der Lüfter weggelassen wurde.

In Figur 3a ist ein Schnitt und in Figur 3b eine Draufsicht des Lüfters gezeigt.

Der Lüfter ist weiter axial als die Bremse abgewandt vom Motor vorgesehen und mit der Motorwelle 4 verbunden, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig. Vorzugsweise ist die Verbindung spielfrei ausgeführt.

Mittels der Lüfterflügel 5 wird Luft in axialer Richtung gefördert und der Motor ist durch diese entlang seiner im Statorgehäuse 1 vorgesehenen Rippen kühlbar.

Des Weiteren umfasst der Lüfter in seinem Grundkörper, der kegelstumpfähnlich ausgeführt ist, Permanentmagnete 30. Diese sind im Grundkörper beim Kunststoffspritzgießen des Grundkörpers eingebracht und somit vollständig umspritzt. Dabei ist der geringste Abstand zur Oberfläche derart gewählt, dass genügende Haltekräfte für die Magnete 30, insbesondere im Wesentlichen gerade noch genügende Haltekräfte für die Magnete 30, vorgesehen sind.

Die elektronische Schaltung 10 ist umspritzt ausgeführt und von Abstandsbolzen 9 als Haltemittel am Motorflansch gehalten. Dabei erstrecken sich die Abstandsbolzen über den axialen Bereich der Bremse 3 hinweg, so dass die elektronische Schaltung einerseits am Motorflansch 2 gehalten ist und nicht an der Bremse 3. Andererseits ist es ermöglicht, dass

die elektronische Schaltung 10 zwischen Lüfter und Bremse 3 vorgesehen. Die elektronische Schaltung 10 umfasst Sensoren zur Detektion der von den Magneten 30 erzeugten Magnetfeldern. Dabei ist ein erster Teil der Magnete 30 in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet, ein zweiter Teil der Magnete 30 weist zumindest einen anderen Abstand zu einem nächstbenachbarten Magnet auf. Insbesondere besteht der zweite Teil aus einem einzigen Magneten 30. Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind alle Magnete 30 hingegen regelmäßig voneinander beabstandet.

Die Sensoren sind derart angeordnet und ihre Signale derart ausgewertet, dass eine Information über die Winkellage des Lüfters bestimmbar ist, insbesondere ist ein absoluter Umdrehungszähler integriert ausgeführt.

Da der Abstand zwischen den Magneten 30 und den Sensoren klein vorgesehen ist, insbesondere kleiner als der Abstand zwischen der Spule der Bremse und den Sensoren der elektronischen Schaltung, ist die Fehlerrate beim Erkennen der von den Magneten 30 verursachten Magnetfeldänderung verringert. Denn die Störstrahlung aus der Bremse heraus ist nur gering. Insbesondere umfasst die Bremse selbst ein Gehäuse, das zumindest einen Teil der Magnetfeldlinien ableitet, und somit verringerte Stör-Magnetfelder austreten.

Durch die Umspritzung mit Kunststoff ist die elektronischen Schaltung, umfassend der Sensoren und Leiterplatte sowie der weiteren Bauelemente, nicht nur gut geschützt sondern auch elektrisch gut isoliert gegen ihre Umgebung. Vorzugswiese ragt die Platine aus dem umspritzten Bereich heraus, wodurch ein Schraubverbindung mit den Haltemitteln 9 vorsehbar ist.

Weiterer Vorteil der Haltemittel 9 ist, dass beim Warten der Bremse die Justierung der elektronischen Schaltung, umfassend die Sensoren. Relativ zu den Magneten des Lüfters nicht wiederholt werden muss, da der Abstand schon durch die Haltemittel festlegbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführung ist sogar die Bremse wartbar, während die Haltemittel unverändert mit dem Motorflansch verbunden bleiben, bei einer anderen alternativen vorteilhaften Ausführung werden die Haltemittel abmontiert und nach Wartung der Bremse wieder anmontiert an den Motorflansch. Dabei ist dann die Justierung des Abstandes zwischen Magneten und Sensoren wieder hergestellt.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Leiterplatte der elektronischen Schaltung 10 nicht direkt mittels der haltemittel am Motorflansch befestigt sondern die elektronische Schaltung wird an einem Halteblech befestigt, das wiederum mit den Haltemitteln verbunden ist. Somit ist die Befestigung der elektronischen Schaltung stabiler und steifer ausgeführt. Das Halteblech ist außerdem derart zwischen Bremse 3 und elektronischer Schaltung 10 anordenbar und das Material des Haltebleches derart wählbar ist, dass die Sensoren mittels des Haltebleches gegen aus der Bremse austretende Magnetfeldlinien abgeschirmt werden.

Der Lüfter ist auf der Motorwelle mittels seiner Wellenaufnahme 31 kraft- und/oder formschlüssig verbunden.

Auf dem Statorflansch ist ein Anschlusskastenunterteil 6 vorgesehen, auf dem ein Anschlusskastendeckel 7 vorgesehen ist.

Das abtriebsseitige Ende der Motorwelle ragt aus dem Motor A-seitig heraus und ist mit dem Bezugszeichen 8 in der Figur 1 versehen.