DE20101289U1

DE20101289U1 - Bürstenloser Gleichstrommotor

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Publication number: DE20101289U1
Application number: DE20101289U
Authority: DE
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2011-01-26
Also published as: US6462443B2; US20020093257A1

Description

B/41865/40/ts

Sunonwealth Electric Machine Industry Co. Ltd.

12F-1, No.120, Chung-Cheng 1^st Road, Kaohsiung, Taiwan R.O.C.

Bürstenloser Gleichstrommotorenaufbau

Die vorliegende Erfindung betrifft bürstenlose Gleichstrommotoren mit einer geringeren Dicke.

Figuren 1 und 2 zeigen einen herkömmlichen, als Wärmeableitgebläse wirkenden bürstenlosen Motor. Wärmeableitgebläse werden weiträumig für elektrische Elemente und zentrale Prozessoren verwendet, bei denen während ihrer Arbeit Wärme erzeugt wird. Um in einem begrenzten Raum verwendet werden zu können, besteht der Trend, die Dicke und das Volumen der Gebläse zu minimalisieren, so daß größere Anwendungsbereiche geschaffen werden.

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, hat ein Wärmeableitgebläse 9 mit einem herkömmlichen Gleichstrommotor ein Gehäuse 91 mit einem daran angeordneten Achsrohr 92. Ein Spulenkörper 93 des Stators und eine Schaltungsplatte 96 sind um das Achsrohr 92 herum angeordnet. Der Spulenkörper des Stators ist mit Spulen umwickelt und hat eine obere Polplatte 94 und eine untere Polplatte 95. Eine Welle 98 eines Rotors 97 wird drehbar durch das Achsrohr 92 gehalten. Ein derartiges Wärmeableitgebläse 9 mit einem Gleichstrommotor hat eine bestimmte

Dicke. Es ist daher für die Hersteller relativ schwierig, die Dicke des Wärmeabieitgebläses mit dem Gleichstrommotor mit geläufigen Bauelementen zu reduzieren.

In dem Wärmeableitgebläse 9 mit dem herkömmlichen Gleichstrommotor hat die Schaltungsplatte 96 mindestens einen Hall-Sensor und eine Treiberschaltung, wobei die Treiberschaltung aus mindestens zwei Transistoren und den zugehörigen notwendigen elektronischen Elementen besteht. Der Hall-Sensor wird zum Erfassen der Polarität des Ringmagneten des Rotors verwendet, und der Rotor wird durch die Treiberschaltung zum Drehen angetrieben. Daher können die Elemente auf der Schaltungsplatte 96 bei einem Wärmeableitgebläse mit einem herkömmlichen Gleichstrommotor nicht weggelassen werden. Nichtsdestoweniger wäre es bei der Reduzierung der Dicke der Motoren eine große Hilfe, wenn der durch die Schaltungsplatte benötigte Raum ohne nachteilige Auswirkung auf die Funktionen der Motoren reduziert werden könnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten bürstenlosen Gleichstrommotoraufbau mit minimalem Volumen und minimaler Dicke zu schaffen, indem die Elemente auf der Schaltungsplatte reduziert werden, während die ursprünglichen Funktionen des bürstenlosen Gleichstrommotors aufrechterhalten werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin einen verbesserten bürstenlosen Gleichstrommotoraufbau zu schaffen, der leicht hergestellt und zusammengebaut werden kann, indem die Elemente auf der Schaltungsplatte reduziert werden, während die ursprünglichen Funktionen des bürstenlosen Gleichstrommotors aufrechterhalten werden.

Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Stator, einen Rotor und eine Treibereinrichtung. Ein Achsrohr erstreckt sich durch den Stator und weist ein darin angeordnetes Lager zum drehbaren Halten einer Welle des Rotors auf. Die Treibereinrichtung detektiert bzw. erfaßt die Polarität eines Ringmagneten des Rotors und treibt den Rotor zum Drehen an. Die Treibereinrichtung ist an einem Spulenkörper des Stators fixiert bzw. an einer Position unterhalb des Ringmagneten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung. In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors,

Figur 2 eine Schnittansicht des herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors,

Figur 3 eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 4 eine Ansicht der ersten Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung von unten,

Figur 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Figur 4,

Figur 6 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung,

• ·

Figur 7 eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 8 eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Figur 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in Figur 3 gezeigt, hat eine erste Ausführungsform eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung im allgemeinen einen Stator 1, einen Rotor 2 und eine Treibereinrichtung 3. Der Stator 1 hat einen Spulenkörper 11 mit einer um ihn herum gewickelten Wicklung 12. Ein Achsrohr 14 mit einer oberen und einer unteren Polplatte 13 greift in den Spulenkörper ein.

Der Rotor 2 hat eine Welle 21, die drehbar in dem Achsrohr 14 des Stators 1 aufgenommen ist. Der Rotor 2 hat ferner einen Ringmagneten 22 mit einem Nordpol und einem Südpol. Der Ringmagnet 22 umgibt den Spulenkörper 11 des Stators derart, daß der Rotor 2 eine Induktion mit dem Stator 1 haben kann und somit um den Stator 1 rotiert.

Die Treibereinrichtung 3 hat ein Sensorelement und eine Treiberschaltung, die zusammengepackt sind. Die Treiberschaltung 3 hat Stifte 31 zur Übertragung der Signale und für einen elektrischen Anschluß an die Wicklung 12 des Stators 1. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Treibereinrichtung 3 auf ihrer

Außenfläche eine Markierung 32 aufweisen, um den besten Abtastpunkt für die Treibereinrichtung 3 anzuzeigen. In dieser Ausführungsform ist die Treibereinrichtung 3 am Spulenkörper 11 des Stators 1 fixiert. Außerdem hat der Spulenkörper 11 eine Ausnehmung 15, um die Treibereinrichtung 3 vollständig oder teilweise aufzunehmen. Daher hat der Gleichstrommotor nach dem Zusammenbau eine minimale Dicke.

Figur 4 ist eine Ansicht der ersten Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung von unten. Figur 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Figur 4 und veranschaulicht den Zusammenbau des Motors. Die Welle 21 des Rotors 2 ist drehbar in dem Achsrohr 14 des Stators 1 aufgenommen. Da der Spulenkörper 11 des Stators aus einem isolierenden Material hergestellt ist, kann die Treibereinrichtung 3 korrekte Signale übertragen und vergrößert nicht die Gesamtdicke und das Volumen des Motors.

Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung. Der bürstenlose Gleichstrommotor hat ein Gehäuse 4 mit einem Achssitz 42 zur Aufnahme des Achsrohrs 14 des Stators Das Achsrohr nimmt drehbar die Welle 51 des Rotors 5 auf, der einen Ringmagneten 52 und Gebläseflügel 53 hat. Die Treibereinrichtung 3 ist am Gehäuse 4, das aus einem isolierenden Material hergestellt ist, fixiert. Somit wird ein Wärmeableitgebläse mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor geschaffen. Das Gehäuse 4 kann ferner eine Ausnehmung 41 zur Aufnahme der Treibereinrichtung 3 aufweisen. Somit hat nach dem Zusammenbau das Wärmeableitgebläse eine minimale Dicke (Höhe), wie dies am besten aus Figur hervorgeht.

Figur 8 zeigt eine dritte Ausführungsform des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung. Der bürstenlose Gleichstrommotor hat einen Stator 6, einen Rotor 7, ein Basisteil 8 und eine Treibereinrichtung 3.

Der Stator 6 hat mehrere übereinanderliegende Siliziumstahlplatten zur Bildung einer geraden Anzahl von Polarmen 61, um die herum sich jeweils eine radiale Wicklung 62 befindet. Der Stator 6 ist um den Achssitz 81 auf dem Basisteil 8 herum montiert. Der Achssitz 81 hat ein in ihm angeordnetes Lager 82 zum drehbaren Halten einer Welle 71 des Rotors 7. Der Rotor 7 hat einen Ringmagneten 72 mit einem Nordpol und einem Südpol. Der Ringmagnet 72 umgibt den Stator 6 derart, daß der Rotor 7 eine Induktion auf den Stator 6 ausüben kann und somit um den Stator 6 rotiert.

Die Treibereinrichtung 3 ist direkt auf dem Basisteil 8 befestigt. Vorzugsweise befindet sich die Treibereinrichtung 3 in einem Umfangsbereich des Stators 6 zwischen zwei Polarmen 61. Die Treibereinrichtung 3 erfaßt einen Wechsel der Polarität des Rotors 7 und treibt den Rotor 7 zur Drehung an.

Figur 9 zeigt eine Steuertreiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Treibereinrichtung 3 hat mindestens vier Stifte, wobei zwei der Stifte mit der Statorwicklung verbunden sind, einer der verbleibenden zwei Stifte geerdet ist und der andere der verbleibenden zwei Stifte für eine elektrische Verbindung mit einer Stromquelle verwendet wird. Einer der zwei Stifte zum Anschluß an die Statorwicklung ist zur Bildung einer Detektionsleitung 33 herausgeführt. Das Signal aus der Detektionsleitung 33 kann durch mindestens einen Transistor 34 zum Detektieren und Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Motors oder zur Anzeige einer Fehlfunktion des Motors verstärkt werden.

Gemäß dem im Anspruch 1 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung sind die Treiberschaltung und der Hall-Sensor in einer einzigen Treiberschaltung kombiniert. Daher ist die Gesamtdicke des bürstenlosen Gleichstrommotors relativ gering und kann somit leichter ausgeführt werden.

Gemäß dem im Anspruch 2 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung wird die Treibereinrichtung in einer Ausnehmung des Spulenkörpers des Stators aufgenommen, wodurch die Dicke des gesamten bürstenlosen Gleichstrommotors weiterhin verringert wird.

Gemäß dem im Anspruch 5 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung kann der bürstenlose Gleichstrommotor auf einem Gehäuse derart fixiert werden, daß der bürstenlose Gleichstrommotor leicht zusammengebaut und mit geringerer Dicke verwendet werden kann.

Gemäß dem im Anspruch 6 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung hat der bürstenlose Gleichstrommotor nach der Montage an einem Gehäuse eine minimale Dicke zusätzlich zu dem Vorteil des leichteren Zusammenbaus und seinem leichteren Gebrauch.

Gemäß dem im Anspruch 9 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung bildet der Rotor ein Wärmeableitgebläse, wenn an ihm Gebläseflügel ausgebildet sind, so daß weniger Raum für die Wärmeableitung benötigt wird.

Gemäß dem im Anspruch 10 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung wird ein bürstenloser Gleichstrommotor mit radialer Wicklung im Stator und geringerer Dicke geschaffen.

Gemäß dem in den Ansprüchen 3, 7 und 11 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung wird die Treibereinrichtung direkt und bequem an irgendeiner gewünschten Position befestigt. Die Leitungsverbindung für die Steuertreiberschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor wird vereinfacht, um auf diese Weise einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit geringerer Dicke zu schaffen.

Gemäß den in den Ansprüchen 4, 8 und 12 angegebenen Strukturen der vorliegenden Erfindung kann ein Detektionsdraht zur Detektion der Drehung und zur Anzeige einer Fehlfunktion des Motors bequem herausgeführt werden.

Gemäß dem im Anspruch 13 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung ist die Statorwicklung zur Schaffung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit kleinerer Dicke radial.

Gemäß dem im Anspruch 14 angegebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung hat in einem Wärmeableitgebläse mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor das Wärmeableitgebläse eine geringere Dicke bei radialer Statorwicklung.

Obwohl die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen wie oben angegeben erläutert worden ist, versteht es sich, daß zahlreiche Modifikationen und Variationen durchgeführt werden können, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Die anhängigen Ansprüche sollen derartige Modifikationen und Variationen, die zum Grundgedanken der Erfindung gehören, abdecken.

Claims

1. Bürstenloser Gleichstrommotor mit:
einem Stator (1) mit einem Spulenkörper (11), einer oberen Polplatte (13), einer unteren Polplatte (13) und einer Wicklung (12), die durch ein Achsrohr (14) zusammengehalten werden,
einem Rotor (2) mit einer Welle (21), die drehbar in dem Achsrohr (14) des Stators aufgenommen ist, wobei der Rotor einen Ringmagneten (22) aufweist, der den Stator umgibt, und
einer an dem Spulenkörper des Stators angeordneten Treibereinrichtung (3) mit einer Treiberschaltung und einem Sensorelement.

2. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper (11) des Stators eine Ausnehmung (15) zur Aufnahme der Treibereinrichtung (3) aufweist.

3. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei die Treibereinrichtung 3 mindestens vier Stifte hat, von denen zwei elektrisch mit der Wicklung (12) des Stators (1) verbunden sind, ein anderer der Stifte mit einer Stromquelle verbunden ist und der verbleibende Stift geerdet ist.

4. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 3, wobei einer der zwei, elektrisch mit der Wicklung (12) des Stators (1) verbundenen Stifte zur Bildung einer Detektionsleitung (33) herausgeführt ist.

5. Bürstenloser Gleichstrommotor mit:
einem Stator (1) mit einer oberen Polplatte, einer unteren Polplatte und einer Wicklung, die durch ein Achsrohr (14) zusammengehalten werden,
einem Rotor (5) mit einer Welle (51), die drehbar in dem Achsrohr (14) des Stators (1) aufgenommen ist, wobei der Rotor einen den Stator umgebenden Ringmagneten (52) aufweist,
einem Gehäuse (4) mit einem Achssitz (42) für einen Eingriff mit dem Achsrohr (14) des Stators (1), und
einer am Gehäuse angeordneten Treibereinrichtung (3) mit einer Treiberschaltung und einem Sensorelement.

6. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse (4) eine Ausnehmung (41) zur Aufnahme der Treibereinrichtung (3) aufweist.

7. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, wobei die Treibereinrichtung mindestens vier Stifte aufweist, von denen zwei elektrisch mit der Wicklung des Stators verbunden sind, ein anderer mit einer Stromquelle verbunden ist und der verbleibende Stift geerdet ist.

8. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 7, wobei einer der zwei, elektrisch mit der Wicklung des Stators verbundenen Stifte zur Bildung einer Detektionsleitung (33) herausgeführt ist.

9. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, wobei der Rotor (5) Gebläseflügel (53) aufweist.

10. Bürstenloser Gleichstrommotor mit:
einem Basisteil (8) mit einem Achssitz (81) und einem in dem Achssitz montierten Lager (82),
einem am Achssitz (81) des Basisteils angeordneten Stator (6) mit einer geradzahligen Anzahl von Polarmen (61) und einer um die Polarme herumgewickelten Wicklung (62),
einem Rotor (7) mit einer Welle (71), die drehbar in dem Lager (82) des Basisteils aufgenommen ist, wobei der Rotor einen den Stator umgebenden Ringmagneten aufweist, und
einer an dem Basisteil angeordneten Treibereinrichtung mit einer Treiberschaltung und einem Sensorelement.

11. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 10, wobei die Treibereinrichtung (3) mindestens vier Stifte aufweist, von denen zwei elektrisch mit der Wicklung des Stators verbunden sind, ein anderer mit einer Stromquelle verbunden ist und der verbleibende Stift geerdet ist.

12. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 11, wobei einer der zwei, elektrisch mit der Wicklung des Stators verbundenen Stifte zur Bildung einer Detektionsleitung (33) herausgeführt ist.

13. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 10, wobei die Treibereinrichtung (3) zwischen den zwei Polarmen (61) des Stators (6) auf dem Basisteil (8) angeordnet ist.

14. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 10, wobei der Rotor Gebläseflügel aufweist.