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Title:
DRIVE ARRANGEMENT WITH A FIXED BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/088453
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive arrangement with a unit comprising stator, rotor and fixed bearing in which a shaft of the motor is mounted, housed in a motor housing. An injection moulded piece comprises a plug piece on an external annular piece, which comprises a branch supply line, connected to the coil of the stator and a sensor line connected to a sensor circuit board, whereby said sensor circuit board comprises at least one sensor. The injection moulded piece further comprises an inner annular piece in which the fixed bearing is arranged on the side axially opposed to the shaft output of the drive arrangement.

Inventors:
HIRT JOACHIM (DE)
ESLY NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001186
Publication Date:
October 23, 2003
Filing Date:
April 10, 2003
Export Citation:
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Assignee:
LUK LAMELLEN & KUPPLUNGSBAU (DE)
HIRT JOACHIM (DE)
ESLY NORBERT (DE)
International Classes:
B60K1/00; H02K3/38; H02K5/04; H02K5/08; H02K5/15; H02K5/16; H02K5/22; H02K11/00; H02K13/00; H02K29/08; H02K5/10; H02K5/173; H02K5/24; (IPC1-7): H02K5/24; H02K5/22; H02K29/08; H02K5/15; H02K3/38; H02K5/08
Foreign References:
US5532533A1996-07-02
GB1087793A1967-10-18
US5394043A1995-02-28
US20020030415A12002-03-14
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche
1. Motoranordnung mit einer in einem Motorgehäuse angeordenbaren Einheit mit Sta tor und Rotor und mit einer in einem Festlager gelagerten Welle des Rotors dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzlingteil vorgesehen ist, das an einem äußeren Ring teil ein Steckerteil aufweist, das eine mit der Spule des Stators verbundene Strangbestromungsleitung und eine mit einer Sensorplatine verbundene Sensorlei tung umfasst, wobei die Sensorplatine wenigstens einen Sensor aufweist, und dass das Spritzlingteil ein inneres Ringteil aufweist, in dem das Festlager an der dem Wellenausgang der Motoranordnung axial abgewandten Seite angeordnet ist.
2. Motoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine an dem inneren Ringteil fixiert ist.
3. Motoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sen sorplatine (7) durch die Sensorleitung gehalten ist, die in dem äußeren Ringteil fi xiert ist.
4. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine ein mit dem Sensor zusammenwirkendes elektrisches Bauteil umfasst.
5. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangbestromungsleitung und die Sensorleitung (2) die Form eines Stanzgitters aufweisen und über ein außen liegendes, abtrennbares Brückenteil miteinander ver bunden sind, wobei die zur Sensorplatine bzw. dem Stator führenden Bereiche in dem äußeren Ringteil fixiert bzw. eingebettet sind.
6. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äußeren Ringteil und dem inneren Ringteil des Spritzlingteiles we nigstens ein Kanal besteht, in dem die Enden der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung (2) zur Kontaktierung mit der Statorspule bzw. der Sensorplatine vor dem Einbringen einer Vergussmasse zugänglich sind.
7. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil am Umfang des äußeren Ringteiles angespritzt ist, wobei Bereiche der Strangbestromungsleitung (3) und der Sensorleitung in dem Körper des Ste ckerteiles eingebettet sind.
8. Motoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Körper des Steckerteiles radial gesehen innenseitig ringförmige Dichtungen zum dichten An setzen des Motorgehäuses an der dem Festlager abgewandten Seit und/oder zum dichten Ansetzen eines Deckelteiles an der dem Festlager zugewandten Seite an geordnet, vorzugsweise angespritzt, sind.
9. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Lageraufnahmeteil des inneren Ringteiles angeordnete Festlager oder das sich direkt an einer Anlagefläche des inneren Ringteiles abstützende Festlager durch ein sich am inneren Ringteil abstützendes Fixierungsteil fixiert ist.
10. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Steckerteil zugewandte Seite des Stators in eine Aufnahmeöffnung des Körpers des Steckerteiles eingreift.
11. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Ringteil, die darin angeord neten Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung sowie gege benenfalls des Fixierungsteiles (15) und des Stators durch eine Vergussmasse zu einer Einheit vergossen und aneinander fixiert sind.
12. Motoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verguss masse auch die Außenseite und die dem Steckerteil abgewandte Seite des Stators umschließt und fixiert.
13. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit seiner Welle und einem darauf an der dem Steckerteil abgewandten Seite angeordneten Loslager in den Stator eingesetzt ist, wobei der das Festlager durchsetzende Bereich der Welle außenseitig an dem Festlager vorzugsweise durch Anstemmen befestigt ist.
14. Motoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorge häuse (25) auf den Stator und das Loslager axial aufgeschoben und an den Körper des Steckerteiles angesetzt und an diesem fixiert ist.
15. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil an der dem Festlager zugewandten Seite angeordnet und über ein Befestigungsteil mit der dem Festlager zugewandten Seite des Motorgehäuses verbunden ist.
Description:
Motoranordnung mit einem Festlager Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoranordnung mit einer in einem Motorgehäuse anordenbaren Einheit mit Stator und Rotor und mit einer in einem Festlager gelagerten Welle des Rotors.

Üblicherweise ist bei bekannten Motoranordnungen das Festlager an der Seite des Wel- lenausganges des Motors angeordnet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Verhalten eines solchen Mo- tors bei Schwingbelastungen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Motoranordnung gelöst, bei der ein Spritzlingteil vorgese- hen ist, das an einem äußeren Ringteil ein Steckerteil aufweist, das eine mit der Spule des Stators verbundene Strangbestromungsleitung und eine mit einer Sensorplatine verbun- dene Sensorleitung umfasst, wobei die Sensorplatine wenigstens einen Sensor aufweist.

Das Spritzlingteil besitzt ferner ein inneres Ringteil, in dem das Festlager an der dem Wellenausgang der Motoranordnung axial abgewandten Seite angeordnet ist.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass wegen der Anord- nung des Festlagers an der dem Wellenausgang des Motors abgewandten Seite der Schwerpunkt der vorliegenden Motoranordnung weiter in Richtung auf die Anschraubflä- che des Motorgehäuses verschoben werden kann, weshalb das Verhalten der erfin- dungsgemäßen Motoranordnung bei Schwingbeiastungen verbessert ist. Das Festlager

kann dabei bevorzugt in einem Lageraufnahmeteil des inneren Ringteiles angeordnet sein, oder sich direkt an dieseml abstützen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorplatine an dem inneren Ringteil fixiert. Sie kann aber auch durch die Sensorleitung gehalten werden, die in dem äußeren Ringteil fixiert ist. Die Sensorplatine weist vorzugsweise auch ein mit dem Sensor zusammenwirkendes elektrisches Bauteil auf.

Die Strangbestromungsleitung und die Sensorleitung werden zweckmäßigerweise in der Form eines Stanzgitters hergestellt, wobei die zur Sensorplatine bzw. dem Stator führen- den Bereiche der Leitungen in dem äußeren Ringteil fixiert bzw. eingebettet sind. Wäh- rend der Herstellung der Motoranordnung können die im Stanzgitter durch ein außen lie- gendes Brückenteil miteinander verbundenen Leitungen während der Herstellung der Motoranordnung zu einem geeigneten Zeitpunkt durch Entfernen des Brückenteiles von- einander getrennt werden.

Zwischen dem äußeren Ringteil und dem inneren Ringteil des Spritzlingteiles besteht we- nigstens ein Kanal, in dem die Enden der Strangbestromungsleitung und der Sensorlei- tung mit der Statorspule bzw. der Sensorplatine vor dem Einbringen einer Vergussmasse zugänglich sind. Dadurch können die elektrischen Verbindungen zwischen der Sensorpla- tine und der Sensorleitung sowie zwischen der Statorspule und der Strangbestromungs- leitung wegen der guten Zugänglichkeit einfach hergestellt werden.

Das Steckerteil bzw. sein Körper ist am Umfang des äußeren Ringteiles angespritzt, wobei Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung in dem Körper des Ste- ckerteiles eingebettet sind. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Fixierung der ge- nannten Leitungen. Am Körper des Steckerteiles sind bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung radial gesehen innenseitig ringförmige Dichtungen zum dichten Ansetzen des Motorgehäuses und/oder zum dichten Ansetzen eines Deckelteiles angeordnet, vorzugsweise angespritzt.

Das Festlager ist durch ein sich am inneren Ringteil abstützendes Fixierungsteil fixiert. Die dem Steckerteil zugewandte Seite des Stators greift vorzugsweise in eine Aufnahmeöff- nung des Körpers des Steckerteiles ein. Der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Ringteiles, die darin angeordneten Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung sowie gegebenenfalls des Fixierungsteiles und des Stators sind zweckmäßigerweise durch eine Vergussmasse zu einer Einheit vergossen und aneinan- der fixiert. Eine besonders stabile Einheit ergibt sich, wenn die Vergussmasse auch die Außenseite und die dem Steckerteil abgewandte Seite des Stators umschließt und fixiert.

Der Rotor mit der Welle und einem darauf an der dem Steckerteil abgewandten Seite an- geordneten Loslager sind in den Stator so eingesetzt, dass der das Festlager durchset- zende Bereich der Welle außenseitig an dem Festlager vorzugsweise durch Anstemmen befestigt ist. Das Loslager kann ebenfalls durch Anstemmen an der Welle befestigt sein.

Das Motorgehäuse wird in einem Herstellungsschritt auf den Stator und das Loslager axial aufgeschoben und an den Körper des Steckerteiles angesetzt und an diesem fixiert. Dabei ist es vorteilhaft, dass die dabei einwirkende Kraft über den Statorblock geleitet wird. Be- sonders vorteilhaft übergreift dabei ein Befestigungsbereich eines von der Seite des Fest- lagers aufgebrachten Deckelteiles das dem Deckelteil zugewandte Ende des Motorge-

häuses. Auf diese Weise werden das Motorgehäuse und das Deckelteil einerseits anein- ander und andererseits gleichzeitig auch an der Einheit der Motoranordnung befestigt.

Im folgenden werden die erfindungsgemäße Motoranordnung und deren Ausge-s- taltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 ein Stanzgitter und eine Sensorplatine der erfindungsgemäßen Motoran- ordnung ; Figur 2 das Steckerteil der erfindungsgemäßen Motoranordnung ; Figur 3 den Statorblock der erfindungsgemäßen Motoranordnung ; Figur 4 den Statorblock der Figur 3 im vergossenen Zustand ; Figur 5 das Einsetzen der Rotor-Baugruppe in die erfindungsgemäße Motoranord- nung ; Figur 6 das Anbringen des Motorgehäuses an der Anordnung der Figur 5 ; und Figur 7 die fertige erfindungsgemäße Motoranordnung.

Gemäß Figur 1 umfasst ein sogenanntes Stanzgitter der vorliegenden Motoranordnung eine Sensorleitung 2 und eine Strangbestromungsleitung 3, die über ein Brückenteil 4 (unterbrochene Linien) miteinander verbunden sind, das später zu einem geeigneten Zeit-

punkt abgetrennt werden kann. Die Sensorleitung 2 und die Strangbestromungsleitung 3 sind in einem Spritzlingteil 5 fixiert, das vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet ist und ein äußeres Ringteil 5-1 und ein inneres Ringteil 5-2 besitzt. Die genannten Leitungen 2,3 sind vorzugsweise teilweise in dem äußeren Ringteil 5-1 eingebettet.

An dem inneren Ringteil 5-2 des Spritzlingteiles 5 sind vorzugsweise Zapfen 6 angeord- net, die eine Sensorplatine 7 aufnehmen und zur Befestigung der Sensorplatine 7 vor- zugsweise warm verformt werden. Die Sensorplatine 7 kann auch über das Stanzgitter 3 aufgenommen bzw. gehalten werden. Sie wird durch einen axialen Kanal 9 über eine Wärmezufuhr mit dem Stanzgitter 3 elektrisch leitend verbunden. Das Stanzgitter 3 kann durch Abtrennen des Brückenteiles 4 in die einzelnen Leitungen 2 und 3 getrennt werden.

Die Sensorplatine 7, die einen nicht näher bezeichneten Sensor und vorzugsweise auch eine Elektronik umfasst, kann nach Abtrennen des Brückenteiles 4 elektrisch geprüft wer- den. Das Spritzlingteil 5 nimmt dann das Stanzgitter 3 und die Sensorplatine 7 auf und es enthält vorzugsweise Lagerflächen eines Lageraufnahmeteiles 8 für das Festlager 14 der Motoranordnung.

Bei einer alternativen Ausführungsform weist das innere Ringteil 5-2 des Spritzlingteiles 5 kein Lageraufnahmeteil auf. Das Festlager stützt sich in diesem Fall direkt an einer Anla- gefläche 1 des inneren Ringteiles 5-2 axial ab.

Das Spritzlingteil 5 weist wenigstens einen Kanal 9 auf, der sich in axialer Richtung vor- zugsweise zu beiden Seiten erstreckt und öffnet und durch den der im Spritzlingteil 5 an- geordnete Endbereich der Strangbestromungsleitung 3 zur späteren Kontaktierung ver- läuft. Auch das Ende der Sensorleitung 2 ist im Kanal 9 zur Kontaktierung zugänglich.

Gemäß der Figur 2 wird das Steckerteil 10 an das Spritzlingteil 5, genauer gesagt an das äußere Ringteil 51 desselben angespritzt. Das Steckerteil 10 umfasst sämtliche Funktio- nen des Steckerteiles und nimmt zusätzlich das Spritzlingteil mit dem Stanzgitter 1 bzw. den Leitungen 2,3 und der Sensorplatine 7 auf. Ferner besitzt das Steckerteil 10 auch die radialen Konturen zur späteren Aufnahme bzw. Anordnung und Verbindung mit einem Motorgehäuse 25 (Figur 6). An dem Steckerteil 10 können auf beiden Seiten des Ste- ckerteiles 10 Dichtungen 11,12 angeordnet, vorzugsweise angespritzt, sein, die eine dichte Verbindung mit dem Motorgehäuse 25 und einem Deckelteil 26 ermöglichen, wie dies später erläutert werden wird. Bei der Anordnung der Dichtungen 11,12 ist darauf zu achten, dass diese an dem Körper des Steckerteiles 10 die Dichtflächen komplett definie- ren, um ein Unterwandern zwischen Steckerteil 10 und Spritzlingteil 5 zu vermeiden. Die maximal für die Sensorplatine 7 und deren Anbindungen zulässigen Temperaturen müs- sen beim Spritzen des Steckerteiles 10 beachtet werden.

Gemäß den Figuren 3 und 4 werden nachfolgend der Stator 13, das Steckerteil 10, das Festlager 14 und die Lagerfixierung 15 mittels einer Vorrichtung platziert. Der Spulen- strang 16 und die Sensorplatine 7 werden mit der Strangbestromungsleitung 2 bzw. der Sensorleitung 3 elektrisch leitend verbunden. Die axialen Kanäle 9 des Spritzlingteiles 5 bieten hierzu den geeigneten Platz. Durch die Vorrichtung zum Platzieren besteht die Möglichkeit, die Sensorik zu den Spulen auszurichten. Dies geschieht mit einem zum Stator 13 definierten Magneten 30 (Figur 5). Es wird hierdurch ein optimiertes Kommu- tiersignal und somit eine bessere Motorausnutzung erzielt. Zum Ausrichten können even- tuell auch die Statorspulen und Sensoren über das Steckerteil 10 kontaktiert werden und die Ausrichtung über die erzeugten Felder erreicht werden. Eine mechanische Zuordnung

von Spule zu Sensor über die Vorrichtung ist möglich. In das mit dem Steckerteil 10 ver- bundene innere Ringteil 5-2 werden das Festlager 14 und dann dessen Fixierungsteil 15 eingesetzt. Diese werden (eventuell unter Vorspannung) axial gehalten.

Gemäß Figur 4 wird der Spulenkörper des Stators 13 zusammen mit dem Steckerteil 10 und dem eingelegten Festlager 14 sowie dessen Fixierungsteil 15 durch eine geeignete Gussmasse 20 zu einer Einheit vergossen. Hierbei werden die komplette Abdichtung der Geometrien erreicht. So wird der Stator 13 axial wie radial abgedichtet, um die Zylinder- form und die Wicklungen zu fixieren. Die Gussmasse 20 schließt auch die Sensorplatine 7 mit ihren elektronischen Bausteinen (Sensor und Elektronik) ein. Das Festlager 14 wird zwischen dem Spritzlingteil 5 (bzw. dem Steckerteil 10) und dem Fixierungsteil 15 gehal- ten. Die vergossenen Teile besitzen vorzugsweise jeweils Hinterschnitte, um einen Form- schluss mit der Gussmasse 20 zu gewährleisten. Auf den Werkstoff der Gussmasse 20 und dessen Verträglichkeit mit den anderen Werkstoffen und Oberflächen ist zu achten.

Bei Duroplasten muß z. B. auf das Ausgasen und Anlösen der Platine, sowie der Dicht- und Werkstoffe geachtet werden. Bei Thermoplasten muss auf die Temperaturverträglich- keit der einzelnen Bauteile und bei Kunststoffen generell auf den Verzug und das Schrumpfverhalten geachtet werden. Die so hergestellte Einheit kann auch ohne ein zu- sätzliches Motorgehäuse verwendet werden. Sie kann in ein Elektromotor-Gehäuse oder z. B in ein Getriebegehäuse eingeschoben werden.

Gemäß Figur 5 wird nun die aus dem Rotor 21 und der Motorwelle 22 bestehende Bau- gruppe mit einem angesetzten Loslager 23 für die Loslagerstelle, Distanzring, Magnetpa- ket und zu diesem ausgerichteten Steuermagneten 30 montiert. Die Motorwelle 22 wird dabei in das Festlager 14 eingesetzt und wie ersichtlich vorzugsweise fest angestemmt.

Die nun bestehende Einheit kann ohne Motorgehäuse in einer Vorrichtung geprüft wer- den.

Gemäß Figur 6 kann die genannte Einheit in ein zugehöriges Motorgehäuse 25 zum Bau eines Trieblings oder in eine geeignete Anschraubgeometrie eingesetzt werden. Bei Ein- pressen des Stators in das Motorgehäuse 25 verläuft die Kraft über den Statorblock.

An das Motorgehäuse 25 können die Wellendichtung, die Flanschdichtung 33 und die Dichtung 11 zwischen Statorblock und Motorgehäuse 25 angebracht, z. B. vulkanisiert werden.

Die Figur 7 zeigt die Motoranordnung, die mit Anschraubteilen 27 in verschiedenen Ebe- nen verschraubt ist. Das Deckelteil 26 hintergreift das Motorgehäuse 25 mit einem vor- zugsweise axial durch den Körper des Steckerteiles 10 verlaufenden Befestigungsbereich 28 oder ist daran angeklemmt.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge oh- ne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspru- ches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegen-

ständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prio- ritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen.

Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Ge- genständen der vorhergehenden Unteransprüchen unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Viel- mehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modi- fikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzel- nen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen so- wie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw.

Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens- tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.