DE29622874U1 - Electric motor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere einen permanenterregten Synchronmotor, mit einer Ansteuerelektronik und einem Getriebe.The invention relates to an electric motor, in particular a permanent magnet synchronous motor, with control electronics and a transmission.
Solche Elektromotoren werden als Motor-Getriebeeinheit für eine Vielzahl von Antriebsaufgaben eingesetzt. Unter anderem auch als Stellantrieb z.B. für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, wo sie zum Verstellen von Luftklappen eingesetzt werden. In modernen Fahrzeugen werden eine Vielzahl solcher Antriebe eingesetzt und es ist eine dementsprechend aufwendige Verkabelung erforderlich, die für jeden Antrieb die Leitungen für die Stromversorgung und die Leitungen für eine Positioniersteuerung umfaßt, wobei insgesamt mindestens vier Leitungen erforderlich sind.Such electric motors are used as motor-gear units for a variety of drive tasks. Among other things, they are also used as actuators, e.g. for vehicle air conditioning systems, where they are used to adjust air flaps. A large number of such drives are used in modern vehicles and a correspondingly complex wiring is required, which includes the power supply cables and the positioning control cables for each drive, whereby at least four cables are required in total.
Bei Einsatz von z.B. 24 solcher Stellmotoren ergibt sich eine beachtliche Verkabelung mit ca. 100 Zuleitungen. Die Motoren der Stellantriebe werden bei Verwendung von Schrittmotoren gechoppt betrieben, wodurch Störfelder auftreten können, die zu Störungen anderer EMV-empfindlicher Kraftfahrzeug-Einrichtungen führen können. Um solche EMV(Elektromagnetische Verträglichkeit)-Probleme zu vermeiden, müssen zum Teil abgeschirmte Leitungen verwendet werden. Dies führt aber wiederum zu einer noch aufwendigeren und teureren Verkabelung.If, for example, 24 of these servomotors are used, a considerable amount of cabling with around 100 supply lines is required. The motors of the actuators are operated in a chopped manner when stepper motors are used, which can cause interference fields that can lead to interference with other EMC-sensitive vehicle devices. To avoid such EMC (electromagnetic compatibility) problems, shielded cables must be used in some cases. However, this in turn leads to even more complex and expensive cabling.
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Ein weiteres Problem bei solchen Stellantrieben besteht darin, daß an den Einsatzorten meist nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht.Another problem with such actuators is that there is usually very little space available at the installation site.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektromotor bzw. einen Motor-Getriebeeinheit zu schaffen, die einererseits einfach und kostengünstig im Aufbau, andererseits zuverlässig und betriebssicher ist. Weiterhin soll der Antrieb eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen, so daß problemlos auch ein Betrieb in der Nähe anderer, sensibler Geräte möglich ist. Dies soll auch bezüglich der erforderlichen Zuleitungen gelten, wobei unter anderem zur Kostenreduzierung nur eine geringeThe object of the present invention is to create an electric motor or a motor-gear unit that is on the one hand simple and inexpensive to construct, and on the other hand reliable and safe to operate. Furthermore, the drive should have a high level of electromagnetic compatibility, so that it can also be operated in the vicinity of other, sensitive devices without any problems. This should also apply to the required supply lines, whereby, among other things, only a small
W Anzahl von Zuleitungen erforderlich sein soll. W number of supply lines should be required.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der Motor als Scheibenläufermotor mit einem scheibenförmigen, mehrere Magnetsegmente aufweisenden Rotor ausgebildet ist, daß der Stator benachbart zu wenigstens einer Flachseite des scheibenförmigen Rotors auf einer Leiterplatte als Leiterbahnen ausgebildete Statorspulen aufweist und daß die Ansteuerelektronik in die Motor-Gebtriebeeinheit integriert ist.To achieve this object, the invention proposes in particular that the motor is designed as a disc-rotor motor with a disc-shaped rotor having a plurality of magnet segments, that the stator has stator coils designed as conductor tracks on a circuit board adjacent to at least one flat side of the disc-shaped rotor, and that the control electronics are integrated into the motor gear unit.
Diese Konstruktion ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Antriebseinheit, wobei durch die Flachbauweise des Stators und des Rotors nur ein sehr geringer Platzbedarf vorhanden undThis design enables a particularly simple construction of the drive unit, whereby the flat design of the stator and the rotor means that only very little space is required and
^ dementsprechend eine kompakte Bauform möglich ist. Durch Verwendung einer Stator-Leiterplatte mit "gedruckten" Statorspulen erübrigt sich das vergleichsweise aufwendige Wickeln und Verdrahten der Spulen.^ a compact design is therefore possible. By using a stator circuit board with "printed" stator coils, the comparatively complex winding and wiring of the coils is no longer necessary.
Der Elektromotor ist bevorzugt als niederpoliger Synchronmotor mit vergleichsweise hoher Betriebsdrehzahl ausgebildet, die über 0 ein entsprechend dimensioniertes Getriebe auf die gewünschte Ausgangsdrehzahl und das erforderliche Antriebsmoment umgesetzt wird. Die bei der Motor-Getriebeeinheit integrierte und direkt mit den Statorspulen verbundene Ansteuerelektronik reduziert die Anzahl der erforderlichen Zuleitungen. Diese Motorzuleitungen 5 führen keinen gechoppten Strom und erzeugen somit auch keineThe electric motor is preferably designed as a low-pole synchronous motor with a comparatively high operating speed, which is converted to the desired output speed and the required drive torque via an appropriately dimensioned gear unit. The control electronics integrated in the motor gear unit and directly connected to the stator coils reduce the number of required supply lines. These motor supply lines 5 do not carry chopped current and therefore do not generate any
3
pulsierenden, elektrischen Störfelder.3
pulsating, electrical interference fields.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stator-Leiterplatte{n)
sowohl Träger für die gedruckten Statorspulen als auch für die Ansteuerelektronik ist und wenn die Ansteuerelektronik vorzugsweise
direkt über Leiterbahnen mit den Statorspulen verbunden ist.
Die Stator-Leiterplatte umfaßt somit den kompletten Stator mit Motor-Ansteuerelektronik. Aufwendige Verdrahtungs- und Montagearbeiten
entfallen somit.It is particularly advantageous if the stator circuit board(s) is a carrier for both the printed stator coils and the control electronics and if the control electronics are preferably connected directly to the stator coils via conductor tracks.
The stator circuit board therefore includes the complete stator with motor control electronics. This eliminates the need for complex wiring and assembly work.
Gegebenenfalls ist die Stator-Leiterplatte als Mehrlagenplatte (Multilayer) mit mehreren Isolierschichten, vorzugsweise ausIf necessary, the stator circuit board is designed as a multilayer board with several insulating layers, preferably made of
W Epoxidharz und dazwischen befindlichen Leiterbahnschichten
ausgebildet. In diesem Falle können die Verbindungsleiterbahnen
zwischen den Statorspulen und der Ansteuerelektronik in einer anderen Leiterplattenebene geführt sein als die Statorspulen selbst
und es ist selbst bei komplizierten Schaltungen eine jeweils in einer Ebene kreuzungsfreie Leiterbahnführung möglich.
Außerdem besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung die Möglichkeit, daß Statorspulen in mehreren Lagen etwa deckungsgleich
hintereinander angeordnet sind, wobei sich die Teilspulen innerhalb der als Mehrlagenplatte ausgebildeten Stator-Leiterplatte befinden. W epoxy resin and conductor track layers in between. In this case, the connecting conductor tracks between the stator coils and the control electronics can be routed in a different circuit board level than the stator coils themselves and it is possible to route conductor tracks without crossing each other in one level, even with complicated circuits.
Furthermore, according to a further development of the invention, it is possible for stator coils to be arranged in several layers approximately congruently one behind the other, with the partial coils being located within the stator circuit board designed as a multi-layer board.
Damit lassen sich bedarfsweise auch höhere Windungszahlen der Statorwicklungen realisieren. Die jeweils hintereinanderliegendenThis means that higher numbers of turns in the stator windings can be achieved if required. The
^ Stator-Teilspulen werden dazu in Reihe geschaltet.^ For this purpose, stator coil sections are connected in series.
Zweckmäßiger Weise sind die Statorspulen auf der dem Rotor zugewandten Seite der Stator-Leiterplatte angeordnet, wobei bei der dem Rotor abgewandten Leiterplattenrückseite ein magnetischer Rückschluß, vorzugsweise in Form einer Eisenscheibe oder einer Beschichtung aus Eisen oder aus Kunststoff gebundenen Eisenteilchen vorgesehen sein kann. Durch diesen magnetischen Rückschluß ergibt sich ein erhöhter Wirkungsgrad und auch eine verbesserte Wärmeabfuhr beziehungsweise Kühlung. Eventuell kann die Rückseite der Stator-Leiterplatte auch mit dem Gehäuse verbunden sein, um eine gute Wärmeableitung und gegebenenfalls bei Verwendung vonThe stator coils are expediently arranged on the side of the stator circuit board facing the rotor, whereby a magnetic yoke, preferably in the form of an iron disk or a coating made of iron or iron particles bound in plastic, can be provided on the back of the circuit board facing away from the rotor. This magnetic yoke results in increased efficiency and also improved heat dissipation or cooling. The back of the stator circuit board can also be connected to the housing in order to ensure good heat dissipation and, if necessary, when using
Metallgehäusen auch einen magnetischen Rückschluß zu erzielen.Metal housings also have a magnetic return path.
Auch bei dem Rotor besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, daß bei einseitig angeordneter Stator-Leiterplatte auf der dem Stator abgewandten Seite ein magnetischer Rückschluß, vorzugsweise in Form einer Eisenscheibe oder einer Beschichtung aus Eisen oder aus Kunststoff gebundenen Eisenteilchen vorgesehen ist. Somit ist auch bei dem scheibenförmigen, dünnen, als Scheibenmagnet ausgebildeten Rotor, ein magnetische Rückschluß vorhanden. Der Rotor ist hierbei je nach Polpaarzahl in einer Anzahl gleichartiger Segmente unterteilt, die in Umlaufrichtung abwechselnd als Nord- bzw. Südpole magnetisiert sind. DerAccording to one embodiment of the invention, the rotor also has the option of providing a magnetic yoke, preferably in the form of an iron disk or a coating made of iron or iron particles bonded to plastic, on the side facing away from the stator when the stator circuit board is arranged on one side. This means that a magnetic yoke is also present in the disk-shaped, thin rotor designed as a disk magnet. Depending on the number of pole pairs, the rotor is divided into a number of similar segments, which are magnetized alternately as north and south poles in the direction of rotation.
W magnetische Rückschluß ist auf der dem Stator abgewandten Seite des Rotors angeordnet. W magnetic yoke is arranged on the side of the rotor facing away from the stator.
Gegebenenfalls sind benachbart zu dem Rotor, vorzugsweise auf der Stator-Leiterplatte, ein oder mehrere Sensoren, vorzugsweise Feldplatten oder Hallsonden vorgesehen, zur Abtastung der magnetischen Polung des Rotors, wobei der oder die Sensoren vorzugsweise im Bereich der Statorspulen im achsnahen Bereich angeordnet sind. Damit läßt sich auf einfache Weise ein Positionsund Geschwindigkeitssensor realisieren. Dabei wird vorteilhafterweise direkt die magnetische Polung der Rotorscheibe abgetastet. Bevorzugt ist auch der Sensor auf der Stator-Leiterplatte ^ integriert. Er kann bedarfsweise aber auch von der Stator-Leiterplatte abgesetzt im Bereich des Rotors angeordnet sein.If necessary, one or more sensors, preferably field plates or Hall probes, are provided adjacent to the rotor, preferably on the stator circuit board, for sensing the magnetic polarity of the rotor, with the sensor or sensors preferably being arranged in the area of the stator coils in the area close to the axis. This makes it easy to create a position and speed sensor. The magnetic polarity of the rotor disk is advantageously sensed directly. The sensor is also preferably integrated on the stator circuit board ^. However, if required, it can also be arranged in the area of the rotor, separated from the stator circuit board.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß die Ansteuerelektronik an der dem Rotor abgewandten Leiterplattenrückseite auf der Stator-Leiterplatte angeordnet ist, gegebenenfalls in Aussparungen zwischen einem magnetischen Rückschluß. Hierbei befindet sich die Ansteuerelektronik auf der Rückseite der Stator-Leiterplatte etwa in Projektionsverlängerung des Rotors, so daß hierbei der Außenumriß der Antriebseinheit im wesentlichen durch den Durchmesser des Rotors und des ihn umgebenden Gehäuses bestimmt ist.One embodiment provides that the control electronics are arranged on the back of the stator circuit board facing away from the rotor, if necessary in recesses between a magnetic return path. The control electronics are located on the back of the stator circuit board approximately in the projection extension of the rotor, so that the outer contour of the drive unit is essentially determined by the diameter of the rotor and the housing surrounding it.
Steht in axialer Richtung nur sehr wenig Platz zur Verfügung, so kann nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung die
Ansteuerelektronik auch seitlich neben den Statorspulen auf der Stator-Leiterplatte angeordnet sein.
5If there is very little space available in the axial direction, according to another embodiment of the invention the control electronics can also be arranged laterally next to the stator coils on the stator circuit board.
5
Zur Reduzierung der vergleichsweise hohen Motordrehzahl und entsprechend der Erhöhung des Drehmomentes ist vorzugsweise als Getriebe ein Umlaufrädergetriebe vorgesehen. Ein solches Getriebe trägt mit zu einem geringen Bauvolumen bei. Das Getriebe ist zweckmäßigerweise ein Planetengetriebe, dessen Planetenräder mit einem mit der Abtriebswelle verbundenen Hohlrad und vorzugsweiseTo reduce the comparatively high engine speed and correspondingly increase the torque, a planetary gear is preferably provided as the transmission. Such a transmission contributes to a small construction volume. The transmission is expediently a planetary gear, the planet wheels of which are connected to a ring gear connected to the output shaft and preferably
W zusätzlich mit einem feststehenden, weiteren Hohlrad kämmen, wobei die beiden Hohlräder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Diese Getriebeausführung ergibt bei geringem Bauvolumen ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis. W also meshes with another fixed ring gear, whereby the two ring gears have different numbers of teeth. This gear design results in a very high gear ratio with a small construction volume.
Eine andere Ausführungsform des Umlaufrädergetriebes sieht vor, daß es ein auf einem mit dem Rotor verbundenen Exzenterzapfen gelagertes Exzenterzahnrad aufweist, das mit einem mit der 0 Abtriebswelle verbundenen Hohlrad und zusätzlich mit einem feststehenden, weiteren Hohlrad kämmt, wobei die beiden Hohlräder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Auch dieses Getriebe ergibt eine hohe Untersetzung und weist darüber hinaus den Vorteil einerAnother embodiment of the epicyclic gearing provides that it has an eccentric gear mounted on an eccentric pin connected to the rotor, which meshes with a ring gear connected to the 0 output shaft and additionally with a fixed ring gear, whereby the two ring gears have different numbers of teeth. This gearing also results in a high reduction and also has the advantage of a
^ sehr geringen Bauteilezahl und eines sehr einfachen Aufbaus auf.^ very low number of components and a very simple structure.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert.Additional embodiments of the invention are set out in the further subclaims. The invention and its essential details are explained in more detail below with reference to the drawings.
0 Es zeigt:0 It shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Motorgetriebeeinheit,Fig. 1 a cross section through a motor gear unit,
Fig. 2 einen Querschnitt einer Motorgetriebeeinheit in einer 5 gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform,Fig. 2 shows a cross section of a motor gear unit in a modified embodiment compared to Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht, ähnlich Fig. 2, hier jedoch mit einer anderen Getriebevariante,Fig. 3 a view similar to Fig. 2, but here with a different gearbox variant,
Fig. 4 eine Stator-Leiterplatte mit Blick auf die Statorspulen undFig. 4 a stator circuit board with a view of the stator coils and
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Stator-Leiterplatte in Multilayertechnik.Fig. 5 is a side view of a stator circuit board in multilayer technology.
Ein in Fig. 1 gezeigter Antrieb 1 ist durch eine Motor-Getriebeeinheit gebildet. Sie weist im wesentlichen innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 2 einen Elektromotor 6 mit einem scheibenförmigen Rotor 3 sowie einem auf einer Leiterplatte 4 befindlichen Stator 5 sowie ein mit dem Motor gekoppeltes Getriebe 7 auf.A drive 1 shown in Fig. 1 is formed by a motor-gear unit. It essentially has an electric motor 6 with a disk-shaped rotor 3 and a stator 5 located on a circuit board 4 as well as a gear 7 coupled to the motor within a common housing 2.
Der Stator 5 ist ebenso wie der Rotor 3 sehr flach als Ringscheibe
ausgebildet und trägt auf seiner dem Rotor 3 zugewandten Seite als Leiterbahnen ausgebildete Statorspulen 8, die in der Aufsicht
gem. Fig. 4 gut erkennbar sind.
Die Leiterplatte 4 ist gleichzeitig auch Träger für eine 0 Ansteuerelektronik 9, die im Ausführungsbeispiel auf der dem Rotor
abgewandten Seite in mehrere Baugruppen aufgeteilt ist. Durch die Anordnung der Ansteuerelektronik 9 direkt auf der auch die
Statorspulen 8 tragenden Leiterplatte 4 ist durch entsprechendeThe stator 5, like the rotor 3, is designed as a very flat annular disk and has stator coils 8 designed as conductor tracks on its side facing the rotor 3, which are clearly visible in the top view according to Fig. 4.
The circuit board 4 is also the carrier for a control electronics 9, which in the embodiment is divided into several components on the side facing away from the rotor. By arranging the control electronics 9 directly on the circuit board 4, which also carries the stator coils 8, the
™ Leiterbahnführung nach dem Bestücken der Leiterplatte 4 mit den 5 Bauelementen der Ansteuerelektronik 9 eine komplette Stator-Ansteuerelektronik-Einheit gebildet, an der keine zusätzlichen Verdrahtungsarbeiten mehr vorgenommen werden müssen. Da die Statorspulen 8 bei der Herstellung der Leiterplatte 4 in üblicher Weise als Leiterbahnen mithergestellt werden, erübrigt sich das sonst erforderliche, recht aufwendige Wickeln, Montieren, Befestigen und Verdrahten der Statorspulen.™ After the circuit board 4 has been fitted with the 5 components of the control electronics 9, a complete stator control electronics unit is formed on which no additional wiring work needs to be carried out. Since the stator coils 8 are manufactured as conductor tracks in the usual way during the manufacture of the circuit board 4, the otherwise required, rather complex winding, assembly, fastening and wiring of the stator coils is no longer necessary.
Besonders vorteilhaft ist hierbei auch, daß komplett vorgefertigte Funktionseinheiten für den Stator und den Rotor vorhanden sind, die auf einfache Weise montiert werden können.What is particularly advantageous here is that completely prefabricated functional units for the stator and the rotor are available, which can be easily assembled.
Auch die interne Verdrahtung zwischen Ansteuerelektronik 9 undThe internal wiring between control electronics 9 and
den Statorspulen 8 ist auf der Leiterplatte 4 direkt durch Leiterbahnen vorhanden. Da die Ansteuerelektronik 9 integraler Bestandteil der Statorbaugruppe ist, kommt man mit drei Zuleitungen zu dem Motor 6 aus.The stator coils 8 are connected directly to the circuit board 4 via conductor tracks. Since the control electronics 9 are an integral part of the stator assembly, three supply lines to the motor 6 are sufficient.
Bei Verwendung einer aufwendigeren Ansteuerelektronik, zum Beispiel
mit einem Fahrprofilgenerator und/oder einer größeren Anzahl von Statorspulen 8, kann die Leiterplatte 4 oder Trägerplatte auch
als sogenannter Multilayer also als mehrlagige Leiterplatte ausgebildet sein. Wenn in einer besonderen Ausbaustufe die
Ansteuerelektronikmit einem Fahrprofilgenerator (Indexer) versehen ist, erfolgt die Kommunikation der Antriebseinheit zum Beispiel
mit einem übergeordneten Steuerrechner, durch eine serielle Schnittstelle (Bussystem).
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Statorträger- oder Leiterplatte 4 als Ringscheibe ausgebildet,
die einen etwa dem Rotor entsprechenden Außendurchmesser aufweist (vergleiche auch Fig.4).When using more complex control electronics, for example with a driving profile generator and/or a larger number of stator coils 8, the circuit board 4 or carrier plate can also be designed as a so-called multilayer, i.e. as a multi-layer circuit board. If the control electronics are provided with a driving profile generator (indexer) in a special expansion stage, the drive unit communicates with a higher-level control computer, for example, via a serial interface (bus system).
In the embodiment shown in Fig. 1, the stator carrier or circuit board 4 is designed as an annular disk which has an outer diameter approximately corresponding to the rotor (see also Fig. 4).
Wie in den Fig. 2 und 3 erkennbar, könnte die Ansteuerelektronik 9 auch seitlich neben den Statorspulen auf der gleichen Seite 0 wie diese angeordnet sein, um die axiale Baulänge der Antriebseinheit noch zu verringern. Es lassen sich so extrem flache Antriebseinheiten schaffen.As can be seen in Fig. 2 and 3, the control electronics 9 could also be arranged to the side of the stator coils on the same side 0 as these in order to further reduce the axial length of the drive unit. This makes it possible to create extremely flat drive units.
Erwähnt sei noch, daß die Statorspulen 8 auch mehrlagig hinterein- W ander, vorzugsweise innerhalb eines Multilayers angeordnet und die jeweils hintereinander befindlichen Teilspulen in Reihe geschaltet werden können. In üblicher Weise kann die Verbindung der Statorspulenenden beziehungsweise der Teilspulenenden und den zur Ansteuerelektronik führenden, gegebenenfalls in unterschiedlichen Ebenen verlaufenden Leiterbahnen mittels Durchkontaktierungen erfolgen.It should also be mentioned that the stator coils 8 can also be arranged in multiple layers, one behind the other, preferably within a multilayer, and the partial coils located one behind the other can be connected in series. In the usual way, the connection of the stator coil ends or the partial coil ends and the conductor tracks leading to the control electronics, which may run in different levels, can be made by means of through-platings.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer Statoreinheit, bei der die Leiterplatte 4 als Multilayer ausgebildet ist, wie dies strichpunktiert angedeutet ist. Auf der dem Rotor zugewandten Außenseite der Leiterplatte 4 befinden sich die als Leiterbahnen ausgebildeten Statorspulen 8 und seitlich nach unten versetzt auch dieFig. 5 shows a side view of a stator unit in which the circuit board 4 is designed as a multilayer, as indicated by dash-dotted lines. On the outside of the circuit board 4 facing the rotor are the stator coils 8 designed as conductor tracks and, offset laterally downwards, the
Ansteuerelektronik 9. Zusätzlich ist hier noch neben den Statorspulen 8 ein Sensor 10 erkennbar mit dem direkt die magnetische Polung des umlaufenden Rotors abgetastet werden kann. Damit kann die Position und die Geschwindigkeit des Rotors abgetastet werden. Werden zwei Sensoren 10 verwendet, wie dies in Figur 4 erkennbar ist, so ist neben der Erfassung der Drehzahl auch eine Richtungsdetektion durch die zwei zueinander phasenverschobenen Signale möglich. Figur 4 zeigt noch gut die spiralförmige Ausbildung der einzelnen Statorspulen 8, die in Umfangsrichtung des Stators nebeneinander angeordnet sind.Control electronics 9. In addition, next to the stator coils 8, a sensor 10 can be seen here with which the magnetic polarity of the rotating rotor can be directly sensed. This allows the position and speed of the rotor to be sensed. If two sensors 10 are used, as can be seen in Figure 4, in addition to detecting the speed, direction detection is also possible using the two signals that are out of phase with each other. Figure 4 clearly shows the spiral-shaped design of the individual stator coils 8, which are arranged next to each other in the circumferential direction of the stator.
In Figur 5 befindet sich auf der dem Rotor bzw. den Statorspulen 8 abgewandten Rückseite der Leiterplatte 4 ein magnetischer Rückschluß 11, der durch eine Eisenscheibe oder durch eine Beschichtung aus Eisen oder aus Kunststoff gebundenen Eisenteilchen bestehen kann. Bei Verwendung einer Eisenscheibe kann diese auch gleichzeitig als Trägerplatte dienen, so daß dann die Leiterplatte 4 sehr dünn, beispielsweise als Folie ausgebildet sein kann. Auch der Rotor kann auf der dem Stator abgewandten Seite einen magnetischen Rückschluß aufweisen.In Figure 5, on the back of the circuit board 4 facing away from the rotor or the stator coils 8, there is a magnetic yoke 11, which can consist of an iron disk or a coating made of iron or iron particles bound in plastic. If an iron disk is used, this can also serve as a carrier plate at the same time, so that the circuit board 4 can then be very thin, for example as a film. The rotor can also have a magnetic yoke on the side facing away from the stator.
0 Erwähnt sei noch, daß abweichend von der in den Figuren gezeigten Ausführungsform auch beidseitig der Flachseiten des Rotors 3 Statoreinheiten jeweils mit Leiterplatte, Statorspulen und Ansteuerelektronik vorgesehen sein können. In diesem Falle weist0 It should also be mentioned that, in contrast to the embodiment shown in the figures, 3 stator units can be provided on both sides of the flat sides of the rotor, each with a circuit board, stator coils and control electronics. In this case,
^ der Rotor keinen magnetischen Rückschluß auf. Der magnetische Rückschluß zum Beispiel in Form einer Eisenscheibe oder dergleichen trägt auch mit zur verbesserten Wärmeableitung bei.^ the rotor has no magnetic return path. The magnetic return path, for example in the form of an iron disk or the like, also contributes to improved heat dissipation.
Der Elektromotor ist insbesondere als permanenterregter Synchronmotor
ausgebildet, der eine vergleichsweise hohe Nenndrehzahl 0 aufweist. Zur Erhöhung des Antriebsmomentes und zur Herabsetzung
der Motordrehzahl dient das Getriebe 7, das als Umlaufrädergetriebe,
insbesondere als Planetengetriebe ausgebildet ist. Ein solches Getriebe läßt sich gut mit dem extrem flach bauenden
Elektromotor zu einer kompakten Antriebseinheit verbinden.
In dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 ist die Abtriebswelle 12The electric motor is designed in particular as a permanently excited synchronous motor which has a comparatively high nominal speed 0. The gear 7, which is designed as an epicyclic gear, in particular as a planetary gear, serves to increase the drive torque and reduce the motor speed. Such a gear can be easily combined with the extremely flat electric motor to form a compact drive unit.
In the embodiment according to Fig. 1, the output shaft 12
drehbar innerhalb des Gehäuses 2 gelagert und mit einem Hohlrad 13 verbunden. Der Rotor 3 ist drehbar auf der Abtriebswelle 12 gelagert und weist ein vorzugsweise einstückig verbundenes Sonnenrad 14 auf, das mit Planetenrädern 15 in Antriebsverbindung steht, die ihrerseits mit dem Hohlrad 13 und zusätzlich mit einem feststehenden, mit dem Gehäuse 2 verbundenen, weiteren Hohlradrotatably mounted within the housing 2 and connected to a ring gear 13. The rotor 3 is rotatably mounted on the output shaft 12 and has a preferably integrally connected sun gear 14, which is in drive connection with planet gears 15, which in turn are connected to the ring gear 13 and additionally to a fixed ring gear connected to the housing 2.
16 kämmen. Die beiden Hohlräder 13 und 16 weisen unterschiedliche Zähnezahlen auf, so daß sich eine Getriebeuntersetzung aus dem Quotienten der unterschiedlichen Zähnezahlen ergibt. Es lassen sich so Getriebe mit extremem Untersetzungsverhältnis realisieren.16 mesh. The two ring gears 13 and 16 have different numbers of teeth, so that a gear reduction results from the quotient of the different numbers of teeth. In this way, gears with extreme reduction ratios can be realized.
Bei bevorzugten Anwendungsfällen beträgt die Abtriebsdrehzahl weniger als zehn Umdrehungen pro Minute.In preferred applications, the output speed is less than ten revolutions per minute.
Trotz der hohen Untersetzung ist ein kompakter, platzsparenderDespite the high gear ratio, a compact, space-saving
Aufbau vorhanden.
15Structure available.
15
Fig. 3 zeigt noch eine Getriebevariante, die noch einfacher im Aufbau ist. Hierbei ist der auf der Abtriebswelle 12 drehbar gelagerte Rotor 3 vorzugsweise einstückig mit einem ExzenterzapfenFig. 3 shows another gearbox variant that is even simpler in construction. Here, the rotor 3, which is rotatably mounted on the output shaft 12, is preferably made in one piece with an eccentric pin
17 verbunden, auf dem ein Exzenterzahnrad 18 drehbar gelagert 0 ist. Dieses Exzenterzahnrad hat die Funktion eines Planetenrades,17, on which an eccentric gear 18 is rotatably mounted 0. This eccentric gear has the function of a planetary gear,
das als Zahnsegment einen umlaufenen Eingriffspunkt bei den beiden
Hohlrädern 13 und 16 hat. Dieses Getriebe kommt mit einer sehr geringen Anzahl von einfachen Bauelementen aus und ist auch sehr
W einfach zu montieren.
25which, as a toothed segment, has a circumferential engagement point on the two ring gears 13 and 16. This gear requires a very small number of simple components and is also very easy to assemble.
25
AnsprücheExpectations
Claims (16)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970828 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990728 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020725 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20040507 |
|
| R071 | Expiry of right |