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Title:
BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR (BLDC MOTOR)
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/091072
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electronically commutated brushless direct current motor which comprises at least one cover for axially closing a motor housing. The aim of the invention is to provide a BLDC motor that can be safely operated at elevated operating temperatures. For this purpose, the cover is configured as a high-temperature synthetic plug-in module (1) and the current paths are configured as an extrusion-coated high-temperature pressed screen.

Inventors:
SCHAEFER JENS (DE)
STEIGERWALD MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002056
Publication Date:
October 21, 2004
Filing Date:
March 02, 2004
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
SCHAEFER JENS (DE)
STEIGERWALD MARTIN (DE)
International Classes:
H02K5/02; H02K5/08; H02K5/22; H02K29/08; H02K5/00; (IPC1-7): H02K5/22; H02K29/08
Domestic Patent References:
WO1997016883A11997-05-09
Foreign References:
US6366194B12002-04-02
EP0731551A11996-09-11
US6127752A2000-10-03
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 05 31 May 1996 (1996-05-31)
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDCMotor) mit elektronischer Kommutie rung und mit zumindest einem Deckel zum axialen Verschließen eines Mo torgehäuses des BLDCMotors, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel als ein aus warmfestem Kunststoff gespritzter Steckermodul (1) ausgebildet ist, der warmfeste Ha ! ! sensoren (4) und als Strombahnen ein warmfestes Stanzgitter aufweist.
2. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter an den Steckermodul (1) ansteckbar oder teilweise an gespritzt beziehungsweise umspritzt ist.
3. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter auf der Steckerseite als Steckerkontakt (2) für den Gleichstrommotor und als anderer Steckerkontakt (3) für die Hallsensoren (4) und auf der Motorseite als Anschluss (5) für die Phasen des BLDCMo tors sowie als anderer Anschluss (6) für die Hallsensoren (4) ausgebildet ist.
4. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsensoren (4) auf dem Stanzgitter direkt und vorzugsweise durch Schweißen befestigt sind.
5. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckermodul (1) einen Zentrierbund (7) und eine Drehfixierung aufweist.
6. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Steckermodul (1) koaxial zum Zentrierbund (7) ein Motorlager an geordnet ist, das umspritzt oder in einem Lagersitz (8) eingepresst oder ein geklebt ist.
7. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgangslöcher (9) für Befestigungsschrauben des Steckermoduls (1) einen vorzugsweise metallischen Verstärkungsring aufweisen.
8. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung des Stanzgitters öldicht ausgebildet ist.
9. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkontakte (2,3) in einem Stecker (10) angeordnet sind, der an den Steckermodul (1) angespritzt ist.
10. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass die Füße von bedrahteten Halisensoren (4) vorzugsweise um spritzt sind.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen BLDC-Motor, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung In der DE 100 18 728 A1 ist ein BLDC-Motor offenbart, der zumindest einen Deckel zum axialen Verschließen eines Motorgehäuses eines BLDC-Motors und Bauelemente wie Strombahnen, Steckerkontakte, Ha ! ! sensoren sowie An- schlüsse für den BLDC-Motor aufweist. Diese Bauelemente dienen zu dessen elektronischer Kommutierung.

Herkömmliche BLDC-Motoren besitzen in der Regel eine Platine, auf der die Hallsensoren, die zur Erkennung von dessen Drehrichtung und Drehzahl die- nen, aufgelötet sind. Außerdem ist ein Stecker vorgesehen, dessen Stecker- kontakte mit den Hallsensoren und den Phasen des BLDC-Motors verbunden sind. Aufgrund der Temperaturgrenzen von Platine und Lot sind diese BLDC- Motoren für den Einsatz im Verbrennungsmotorraum eines Kraftfahrzeugs nicht geeignet, da dort Temperaturen bis 150°C herrschen, denen die Eigenerwär- mung des BLDC-Motors von mindestens 10° bis 20°C noch hinzuzurechnen ist.

Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen BLDC-Motor zu schaffen, der maximalen Temperaturen von mindestens 170°C standhält sowie einen gerin- gen axialen Raumbedarf und einen geringen Fertigungsaufwand aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentan- spruchs 1.

Da das erfindungsgemäße Steckermodul und das umspritzte Stanzgitter aus hinreichend wärmefesten Materialien hergestellt sind, entfallen temperaturbe- dingte Ausfälle des BLDC-Motors. Das bedeutet gesteigerte Zuverlässigkeit und verbesserte Funktion desselben.

Die Montage des BLDC-Motors wird durch den Steckermodul, der eine Platine und einen Deckel ersetzt, vereinfacht und der axiale Platzbedarf entsprechend verringert.

Es hat Fertigungsvorteile, dass das Stanzgitter auf der Steckerseite als Stecker- kontakt für den BLDC-Motor und als anderer Steckerkontakt für Hallsensoren und auf der Motorseite als Anschluss für die Phasen als BLDC-Motors sowie als ande- rer Anschluss für die Hallsensoren ausgebildet ist. Da das Stanzgitter mit den Ste- ckerkontakten und den Anschlüssen einstückig ausgebildet ist, erübrigen sich die sonst erforderlichen Verbindungen, wodurch der Fertigungsaufwand verringert und die Zuverlässigkeit erhöht werden. Die Zuverlässigkeit des Steckermoduls wird auch dadurch gefördert, das die Hallsensoren auf den Stanzgitter direkt und vor- zugsweise durch Schweißen befestigt sind. Die Schweißverbindung hat gegenüber der Lötverbindung den Vorteil hoher Warmfestigkeit.

Die für die exakte Radial-und Drehlage der Hallsensoren erforderliche Lagefi- xierung des Steckermoduls gegenüber dem Motorgehäuse wird dadurch er- reicht, dass derselbe einen Zentrierbund und eine Drehfixierung aufweist. In gleicherweise muss der Stator zentriert und drehfixiert sein um mit dem Ste-

ckermodul zu korrespondieren. Als Drehfixierung kommen die Anschlüsse der Phasen des BLDC-Motors und Passstifte, Passschrauben, Passhülsen oder eine Fixiernase in Frage, die in eine entsprechende Gegenkontur des Motor- gehäuses eingreift.

Der Zentrierbund kann zugleich als Dichtbund fungieren. Für eine radiale Dich- tung wird ein O-Ring in eine radiale Nut des Motorgehäuses eingelegt, bei a- xialer Dichtung dient die motorseitige axiale Anlagefläche des Zentrierbundes als Dichtfläche für einen im Motorgehäuse liegenden O-Ring. Alternativ können die O-Ringnuten auch in den Zentrierbund radial oder axial eingebracht wer- den. In diesem Fall dienen die entsprechenden Gegenflächen im Motorgehäu- se als Dichtflächen.

Schließlich können zwischen Motorgehäuse und Zentrierbund auch noch ande- re Dichtungen, wie zum Beispiel Papierdichtungen oder Flüssigdichtungen, verwendet werden.

Es hat Fertigungsvorteile, wenn im Steckermodul koaxial zum Zentrierbund ein Motorlager angeordnet ist, das umspritzt oder in einen Lagersitz eingepresst oder eingeklebt ist. Dadurch wird ebenfalls die axiale Baulänge des BLDC- Motors verringert.

Von Vorteil ist auch, wenn Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben des Steckermoduls einen umspritzten metallischen Verstärkungsring aufweisen.

Dadurch wird verhindert, dass der Steckermodul unter den Schraubenköpfen der Befestigungsschrauben plastisch verformt wird.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass die Um- spritzung des Stanzgitters öldicht ausgebildet ist. Üblicherweise wird der BLDC-Motor dort, wo die Motorwelle aus dem Motorgehäuse ragt, mittels Wel- lendichtrings gegen eindringendes Öl aus dem Verstellgetriebe geschützt. Soll auf eine solche Dichtung verzichtet werden, muss das Stanzgitter öldicht um- spritzt werden. Dadurch wird verhindert, dass das in den BLDC-Motor eindrin- gende Öl an den Strombahnen entlang über die Steckerkontakte nach außen in

die Umgebung gelangt. Außerdem kommt es auf diese Weise nicht zu Kriech- strömen zwischen den Strombahnen. Die Dichtung zwischen Motorgehäuse und Steckermodul erfolgt auch in diesem Fall über O-Ringe, Papierdichtungen oder flüssige Dichtungen. Das Stanzgitter kann aber auch an das Steckermo- dul gesteckt sein, beispielsweise über Bohrungen im Stanzgitter und Kunst- stoffzapfen am Steckermodul. Es kann aber auch einseitig angespritzt oder nur teilweise umspritzt werden, wenn der Motor öldicht ausgeführt ist.

Zur Verminderung der Fertigungs-und Montagekosten trägt bei, daß die Ste- ckerkontakte in einem Stecker angeordnet sind der an dem Steckermodul an- gespritzt ist. Trotz der einstückigen Ausführung des Steckermoduls und des Steckers kann dieser den Kundenwünschen relativ einfach angepasst werden, da bei unveränderlichen Motorgehäuse nur der Steckermodul angepasst wer- den muss. Beispielsweise kann der Stecker sowohl radial als auch axial oder in einer Mischform (radial axial) am Steckermodul angebracht sein. Bei Bedarf kann der Steckermodul auch mit einem Kabelabgang verwirklicht werden, wo- bei das Kabel an seinem Ende einen Stecker aufweist.

Es ist vorteilhaft für die Zuverlässigkeit des Steckermoduls, wenn die Füße von bedrahteten Hallsensoren umspritzt oder auf andere Art und Weise mecha- nisch gestützt sind, da dieselben auf diese Weise fixiert und gegen Vibration geschützt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und denn Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche- matisch dargestellt ist. Dabei zeigen : Figur 1 eine Innenansicht eines Steckermoduls ; Figur 2 eine Seitenansicht des Steckermoduls gemäß Figur 1 ; Figur 3 eine Außensicht des Steckermoduls gemäß Figur 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Der in Figur 1 dargestellte Steckermodul 1 besteht aus warmfestem Kunststoff, mit dem ein ebenfalls warmfestes Stanzgitter umspritzt ist. Das Stanzgitter dient als Strombahn und verbindet Steckerkontakte 2 mit Anschlüssen 5 für Phasen des Stators eines nicht dargestellten bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC-Motor).

Eine weitere Verbindung besteht zwischen anderen Steckkontakten 3 und nicht dargestellten anderen Anschlüssen 6 für Hallsensoren 4, die der elektron- schen Kommutierung des BLDC-Motors dienen. Die Steckerkontakte 2,3 und die Anschlüsse 5,6 sind Bestandteile des Stanzgitters. Die Hallsensoren 4 und die anderen Anschlüsse 6 sind durch Schweißen warmest verbunden.

Der Steckermodul 1 besitzt einen Zentrierbund 7, der zu dessen Zentrierung gegenüber einem nicht dargestellten Motorgehäuse des BLDC-Motors dient. In diesem Motorgehäuse ist der Stator des BLDC-Motors ebenfalls zentriert an- geordnet. Da der Steckermodul 1 und der Stator gegenüber dem Motorgehäu- se auch drehfixiert sind, ist eine exakte Dreh-und Radiallage der Anschlüsse 5,6 gewährleistet.

In dem Steckermodul 1 ist koaxial zu dem Zentrierbund 7 ein Lagersitz 8 ange- ordnet, in dem ein Motorlager eingepresst oder eingeklebt ist. Das Motorlager kann auch in Einbaulage umspritzt werden.

Zur Stabilisierung des Bereichs von Durchgangslöchern 9 gegen die Schrau- benkraft von Befestigungsschrauben sind nicht dargestellte, umspritzte oder gefügte Verstärkungsringe vorgesehen.

Durch Entfall der üblichen Abdichtung der Motorwelle gegenüber dem Verstell- getriebe kann über dieses Versteilgetriebe Öl des Verbrennungsmotors in den BLDC-Motor eindringen. Ein öldichtes Umspritzen des Stanzgitters verhindert, dass Kriechströme zwischen den Strombahnen entstehen und dass Öl entlang der Strombahnen über die Steckerkontakte 2,3 nach außen gelangt.

Ein in Figur 1 im Teilschnitt dargestellter Stecker 10 ist an den Steckermodul 1 angespritzt. Durch Wechseln des Steckermoduls 1 können andere Steckerfor- men verwirklicht werden ohne am BLDC-Motor eine Änderung vornehmen zu müssen.

In Figur 2 ist eine Seitenansicht des Steckermoduls 1 dargestellt, mit dem Zent- rierbund 7, den Hallsensoren 4, den Anschlüssen 5 und dem Stecker 10. Die geringe Bauhöhe des Steckermoduls 1 ist erkennbar.

Figur 3 zeigt die Außenansicht des Steckermoduls 1 mit den drei Durchgangs- löchern 9 und dem angespritzten Stecker 10.

Bezugszeichenliste 1 Steckermodul 2 Steckerkontakt 3 anderer Steckerkontakt 4 Hallsensor 5 Anschluss 6 anderer Anschluss 7 Zentrierbund 8 Lagersitz 9 Durchgangsloch 10 Stecker