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Title:
ELECTRONICALLY CONTROLLED ELECTRIC MOTOR PROVIDED FOR USE IN AN ENVIRONMENT CONTAINING SOLVENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/062405
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electronically controlled electric motor comprising coils (5) which are arranged in a stator (2), are located opposite permanent magnets (4) of a rotor (3) and which serve as position sensors (6). Said coils (5) are manufactured as one piece with connecting lines (7). As a result, the electric motor can be used in an environment containing solvents. In addition, production of the electric motor is particularly cost-efficient.

Inventors:
KUEHNEL FRANK (DE)
WARNKE WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/002509
Publication Date:
October 19, 2000
Filing Date:
March 22, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MANNESMANN VDO AG (DE)
KUEHNEL FRANK (DE)
WARNKE WOLFGANG (DE)
International Classes:
H02K21/14; H02K29/12; H02K5/132; (IPC1-7): H02K29/12
Foreign References:
EP0855787A21998-07-29
EP0709648A21996-05-01
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Claims:
Patentansprüche
1. Für einen Einsatz in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung vorgesehener, elektronisch gesteuerter Elektromotor mit zumindest einem Permanentmagnete tragenden Rotor und mit einem Spulen aufweisenden Stator, bei dem im Stator Positionssensoren zur Er mittlung eines Kommutierungszeitpunktes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssensoren (6) einen bei einem beweglichen Magnetfeld ein Signal erzeugenden elektrischen Leiter (8,10,14,15) aufweisen und daß der elektrische Leiter (8,10,14, 15) einteilig mit Anschlußleitungen (7,11) gefertigt ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (7,11) des Positionssensors (6) bis zu einem lö sungsmittelfreien Raum geführt sind.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (8,14) als Spule ausgebildet ist.
4. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (10,15) als quer zu der Bewegung der Magnetpole des Rotors (4) angeordneter Impulsdraht ausgebildet ist.
5. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) von seinen Perma nentmagneten (4) entfernt angeordnete, dem Positionssensor (6) gegenüberstehende Positionsmagnete (12) aufweist.
6. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) eine von seinen Per manentmagneten (4) entfernt angeordnete Scheibe (13) besitzt, die im Wirkverbindung zu dem Positionssensor (6) steht und die unter schiedlich magnetisierte Bereiche aufweist.
Description:
Beschreibung Für einen Einsatz in einer Lösungsmittel aufweisenden Umgebung vorgesehener, elektronisch gesteuerter Elektromotor Die Erfindung betriffl einen für einen Einsatz in einer Lösungsmittel auf- weisenden Umgebung vorgesehenen, elektronisch gesteuerten Elektro- motor mit zumindest einem Permanentmagnete tragenden Rotor und mit einem Spulen aufweisenden Stator, bei dem im Stator Positionssensoren zur Ermittlung eines Kommutierungszeitpunktes angeordnet sind.

Solche Elektromotoren werden häufig als elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren bezeichnet und beispielsweise in Kraftstoffbehältern zum Antrieb einer Kraftstoffpumpe eingesetzt. Sind die Spulen im Stator angeordnet, benötigt der Elektromotor keine Kohlebürsten zur Übertra- gung von elektrischer Energie. Der Elektromotor zeichnet sich damit als preisgünstiger Antrieb mit einer langen Lebensdauer im unteren und mitt- leren Leistungsbereich aus. Als Positionssensoren werden in der Regel Hallsensoren eingesetzt. Die Hallsensoren weisen Halbleiterplättchen mit Anschlußkontakten auf. Die Halbleiterplättchen und die Anschlußkontakte sind meist mit Kunststoff ummantelt. Nachteilig bei den bekannten Positi- onssensoren ist, daß die Halbleiterplättchen durch ihre Ummantelung sehr aufwendig aufgebaut sind. Weiterhin sind die Halbleiterplättchen, Lötstel- len der Anschlußkontakte auf Dauer nicht lösungsmittelbeständig. Auch Kunststoffummantelungen bieten keinen ausreichenden Schutz gegen die Diffusion von Lösungsmitteln, so daß trotz Ummantelung die Halbleiter- plättchen von den Lösungsmitteln angegriffen werden. Durch diese Schä- digungen der Halbleiterplättchen kann die Position des Rotors mit dem Positionssensor nicht mehr zuverlässig erfaßt werden kann. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Elektromotor der ein- gangs genannten Art so zu gestalten, daß er möglichst kostengünstig her- stellbar ist und eine sehr hohe Beständigkeit gegen Lösungsmittel hat.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Positions- sensoren einen bei einem beweglichen Magnetfeld ein Signal erzeugen- den, elektrischen Leiter aufweisen und daß der elektrische Leiter einteilig mit Anschlußleitungen gefertigt ist.

Durch diese Gestaltung benötigt der Positionssensor des erfindungsge- mäßen Elektromotors keine Ummantelung, da ein elektrischer Leiter, wie beispielsweise ein Kupferdraht, von Lösungsmitteln nicht angegriffen wird.

Hierdurch lassen sich in dem erfindungsgemäßen Elektromotor besonders kostengünstige Positionssensoren einsetzen. Durch die einteilige Ferti- gung des elektrischen Leiters mit den Anschlußleitungen faßt sich der Po- sitionssensor zudem sehr einfach montieren und benötigt keine nicht lö- sungsmittelbeständigen Lötstellen. Der erfindungsgemäße Elektromotor täßt sich damit besonders kostengünstig herstellen und weist eine sehr hohe Resistenz gegen die Lösungsmittel auf. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, daß der Positionssensor sehr nahe an dem Ma- gneten des Rotors angeordnet werden kann, so daß sich die Position des Rotors besonders exakt bestimmen laft.

Die Anschlußleitungen des Positionssensors könnten beispielsweise zur Vermeidung von nicht lösungsmittelbeständigen Lötstellen mit weiterfüh- renden Leitungen verschraubt sein. Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Elektromotors trägt es jedoch bei, wenn die Anschlußleitungen des Positionssensors bis zu einem lösungsmittel- freien Raum geführt sind. Bei dem zum Antrieb der im Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges angeordneten Kraftstoffpumpe vorgesehenen Elektromotor können die Anschlußleitungen damit bis außerhalb des Kraftstoffbehälters geführt sein.

Die Position des Rotors läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Wei- terbildung der Erfindung besonders genau bestimmen, wenn der elektri- sche Leiter als Spule ausgebildet ist. Die Spule kann hierfür zwischen den Wicklungssträngen des Stators angeordnet werden.

Bei besonders niedrigen Drehgeschwindigkeiten des Rotors faßt sich die Position des Rotors gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach bestimmen, wenn der elektrische Leiter ais quer zu der Bewegung der Magnetpole des Rotors angeordneter Impulsdraht ausge- bildet ist.

Häufig ist es aus Platzgründen nicht möglich, den Positionssensor inner- halb der Spulen des Stators anzuordnen. Der Positionssensor läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an einer von den Permanentmagneten des Rotors entfernten Stellung anordnen, wenn der Rotor von seinen Permanentmagneten entfernt angeordnete, dem Positionssensor gegenüberstehende Positionsmagnete aufweist.

Hierdurch täßt sich zudem eine Verfälschung der Signale des Positions- sensors durch in den Spulen des Stators fließenden elektrischen Strömen vermeiden. Weiterhin kann man in dem erfindungsgemäßen Elektromotor mehr Positionsmagnete anordnen, als der Rotor Permanentmagnete hat.

Hierdurch läßt sich die Position des Rotors besonders genau bestimmen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist statt der Positionsmagnete eine Schei- be angeordnet, die in mehrere Bereiche unterteilt ist, wobei die Bereiche unterschiedlich magnetisiert sind. Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Ver- deutlichung ihres Grundprinzips sind vier davon in der Zeichnung darge- stellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä- ßen Elektromotors, Figuren 2 bis 4 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elektromotors in schematischen Darstellungen.

Die Figur 1 zeigt schematisch einen Elektromotor mit einem ein Gehäuse 1 und einem zylinderförmigen, auf einer drehbar gelagerten Welle 2 an- geordneten Rotor 3. Der Rotor 3 hat mehrere Permanentmagneten 4 des Rotors 3 gegenüberstehende Spulen 5. Die Spulen 5 sind in dem Gehäu- se 1 befestigt. Zwischen den Spulen 5 sind Positionssensoren 6 zur Er- fassung der Position des Rotors 3 angeordnet. Anhand der Signale der Positionssensoren 6 wird den Spulen 5 zugeführter elektrischer Strom geregelt. Der Elektromotor wird häufig als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor bezeichnet. Die Positionssensoren 6 haben jeweils einteilig mit bis außerhalb des Gehäuses 1 geführten Anschlußleitungen 7 gefertigte elektrische Leiter 8. An der Außenseite des Gehäuses 1 sind die Anschlußleitungen 7 mit Anschlußkontakten 9 verbunden. An diesen Anschlußkontakten 9 laft sich eine nicht dargestellte Steuerelektronik des Elektromotors anschließen. Die elektrischen Leiter 8 sind zu einer Spule gewickelt. Die Permanentmagnete 4 erzeugen bei einer Drehung des Rotors 3 Induktionsströme innerhalb der zu der Spule gewickelten elektri- schen Leiter 8. Die elektrischen Leiter 9 sind beispielsweise aus Kupfer- draht gefertigt.

Figur 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromo- tors, bei dem die Positionssensoren 6 als Impulsdrähte ausgebildete elektrische Leiter 10 haben. Die elektrischen Leiter 10 sind parallel zu der Mantelfläche des Rotors 3 angeordnet und einteilig mit Anschlußleitungen 11 gefertigt. Wie bei dem Elektromotor aus Figur 1 sind die Positionssen- soren 6 zwischen den Spulen 5 angeordnet.

Figur 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromo- tors, bei dem von den Permanentmagneten 4 des Rotors 3 entfernt eine Positionsmagnete 12 aufweisende Scheibe 13 auf der Welle 2 befestigt ist. Die Positionssensoren 6 stehen der Scheibe 13 mit den Positionsma- gneten 12 gegenüber und befinden sich damit in einer von den Spulen 5 entfernten Position. Die Positionssensoren 6 haben zu einer Spule gewik- kelte elektrische Leiter 14.

Figur 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Elektromo- tors, bei dem die Positionssensoren 6 der Scheibe 13 mit den Positions- magneten 12 gegenüberstehende, als Impulsdrähte ausgebildete elektri- sche Leiter 15 aufweisen.