DE3810199B4

DE3810199B4 - Elektro-Kleinmotor

Info

Publication number: DE3810199B4
Application number: DE3810199A
Authority: DE
Inventors: Dieter Elsässer
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2008-03-26
Also published as: DE3810199A1

Abstract

Elektro-Kleinmotor mit Außenläufer, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor, mit einem Stator und einem Läufer mit einem Fernkörper (30/2), der einen um eine Achse (40) rotierenden Nabenkörper (13) mit zwei an diesem vorgesehenen zylindrischen, zueinander konzentrischen Ringkörpern (35; 37, 38) aufweist, wobei der äußere Ringkörper (35) aus einem ferromagnetischen Material besteht und der innere Ringkörper als Permanentmagnet (37, 38) ausgebildet ist, der im luftspaltnahen Bereich radial und im luftspaltabseitigen Bereich tangential magnetisiert ist und unmittelbar an einer Schulter (45) des vorzugsweise mit dem äußeren Ringkörper (35) einstückigen Nabenkörpers (13) angebracht ist, und sich in dem zwischen den beiden Ringkörpern (35; 37 bzw. 38) gebildeten ringförmigen Luftspalt eine aus Backlackdraht gebildete, an einem Ringflansch (18/1) des Stators befestigte, hohlzylindrische, eisenlose Statorwicklung (12/1) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektro-Kleinmotor.

Aus EP 0 150 070 A2 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor mit eisenloser Statorwicklung bekannt. Sein Läufer weist zwei ferromagnetische, zylindrische, zueinander konzentrisch angeordnete Ringkörper auf, wobei an der Außenmantelfläche des inneren Ringkörpers ein Permanentmagnetring angeordnet ist, der mit dem gegenüberliegenden Ringkörper einen zylindrischen Luftspalt bildet, in dem eine eisenlose, hohlzylindrische Statorwicklung untergebracht ist, und wobei die Ringkörper des Läufers durch einen Nabenkörper mit der Motorwelle verbunden sind. In einer Ausführungsform sind beide als Rückschlußkörper dienenden Ringkörper des Läufers sowie der Nabenkörper in einem einstückigen, gesinterten Formkörper enthalten, wobei der Permanentmagnetring auf der äußeren Mantelfläche des inneren Ringkörpers angeordnet ist.

Die DE 31 13 532 A1 beschreibt einen Motor mit einem Außenläufer und ortsfester Wicklung. Die Wicklung ragt in einen Ringspalt bzw. Luftspalt eines Läufers hinein, bei dem ein Magnetsystem einen geschlossenen Zylinder bildet und an der radial äußeren Wand des Ringsspaltes angeordnet ist.

Aus JP 61-164 453 A, patent abstracts of Japan, Sec. E. vol.10, 1986, No. 370 (E-463) ist bereits ein Elektro-Kleinmotor bekannt, bei dem ein Permanentmagnet frei tragend am Außenrand befestigt ist.

Aus DE-OS 22 43 097 ist ein Elektro-Kleinmotor bekannt, dessen trägerlose Ankerwicklung aus Backlackdraht aufgebaut ist.

Bei anderen bekannten Gleichstrom-Aussenläufermotoren dieser Art bestehen der Rückschlusskörper und der Nabenkörper, mit welchem die Läuferglocke auf der Motorwelle befestigt wird, aus zwei separaten Teilen, nämlich aus einem Flanschteil, der den Niet ansatz zur Aufnahme des Mantelkörpers und eine Nabe zur Aufnahme der Motorwelle aufweist, und aus einem ferromagnetischen zylindrischen Ringkörper, der auf eine zylindrische Mantelfläche des Nabenkörpers aufgepresst ist.

Abgesehen davon, dass das Zusammenfügen dieser beiden Körper einen besonderen Arbeitsgang und somit zusätzliche Kosten erfordert, sind die Fehlerquellen bezüglich der Rundlaufungenauigkeiten bei derart zusammengesetzten Teilen relativ häufig, so dass diesbezügliche Nacharbeiten unvermeidlich sind.

Es ist auch bereits ein Elektro-Kleinmotor bekannt ( DE 80 05 561 U1 ) bei dem innerhalb und ausserhalb eines ringförmigen Stators, der mit einer Ringwicklung versehen ist, ringsegmentförmige Permanentmagnete angeordnet sind, wobei die inneren Permanentmagnete auf dem Aussenmantel eines inneren, als Rückschlusskörper dienenden Ringkörpers angeordnet sind, während die äusseren Permanentmagnete an der inneren Mantelfläche eines äusseren ebenfalls als Rückschlusskörper dienenden zylindrischen Ringkörpers befestigt sind. Die Magnete und die Ringkörper sind jeweils konzentrisch zueinander angeordnet und an einem gemeinsamen Nabenkörper, der die Motorwelle trägt, befestigt. Dabei bestehen die als Ringkörper ausgebildeten Rückschlusskörper sowohl des Läufers als auch des Stators jeweils aus Weicheisen, während der scheibenförmige Nabenkörper aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist.

Auch bei diesem Elektromotor ist das Zusammenfügen der Teile, die insgesamt den Läufer bilden, sehr kostenaufwendig. Ausserdem können Rundlauffehler, die bei dem Zusammenfügen mehrerer Teile unvermeidbar sind, nur durch Nachdrehen beseitigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro-Kleinmotor der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile entfallen und der Läufer mit den Rückschlusskörpern mit weniger Arbeitsgängen und größerer Genauigkeit auf einfachere Weise hergestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Elektro-Kleinmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wird dabei zwar in Kauf genommen, dass die magnetischen Eigenschaften des Rückschlusskörpers nicht ganz so gut sind, wie sie bei einem aus Weicheisen bestehenden Ringkörper sein können. Dieser verhältnismäßig geringe Nachteil wird aber bei weitem aufgewogen durch die wesentlich geringeren Herstellkosten und auch durch die höhere Rundlaufgenauigkeit, die ohne Nacharbeit erzielbar ist.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäss Anspruch 2 kann das Auswuchten erleichtert werden, in dem die Senkungen als Zentrierung für anzusetzende Spiralbohrer dienen.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der Formkörper gemäss Anspruch 3 aus einem Sintermaterial mit einer Rostschutzimprägnierung besteht, durch welche Korrosionserscheinungen vermieden werden können.

Durch radiale Magnetisierung eines der Ringkörper (innerer oder äußerer) im luftspaltseitigen Bereich und eventuell zusätzliche tangentiale Magnetisierung im luftspaltabseitigen Bereich kann dieser gleichzeitig Permanentmagnet und Rückschlusskörper sein. Diese weitere Vereinfachung kommt insbesondere bei Motoren mit kleineren Durchmessern zum Tragen.

Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
1 einen Läufer eines Elektro-Kleinmotors der eingangs genannten Art im Schnitt nach dem Stand der Technik,
2 eine Ausführungsform eines Elektro-Kleinmotors der eingangs genannten Art im Schnitt, wobei in der linken Hälfte die erfindungsgemäße Ausführungsform und in der rechten Hälfte der Stand der Technik dargestellt ist, und
3 den Läufer des in der rechten Hälfte von 2 dargestellten Motors als Einzelteil im Schnitt.
In 1 ist ein Läufer eines Elektro-Kleinmotors dargestellt, der aus einem Formkörper 30/1 besteht, welcher nicht nur einen Nabenteil 13 und einen inneren Ringkörper 9 sondern auch einen äußeren Ringkörper 5 mit umfasst und einstückig aus einem weichmagnetischen Sintermaterial hergestellt ist. An der Innenfläche des äußeren Ringkörpers 5 sind Permanentmagnete 7 und 8, die auch als Ringmagnete ausgebildet sein können oder aus magnetischen Gummiplatten bestehen können, angeordnet. Aus Materialersparnisgründen hat der Formkörper 30/1 insbesondere im Bereich eines Nabenansatzes 25 eine zylindrische Ausnehmung 24/1. In einem ringförmigen, etwas schräg verlaufenden Ringwandbereich 6/1 sind auf der Innenseite vorspringende warzenartige Noppen 27 angeordnet, an denen die Permanentmagnete 7 und 8 eben anliegen, während im selben Bereich auf der Außenseite konische Senkungen 28 als Auswuchtsenkungen angeordnet sind.
In 2 ist auf der rechten Hälfte der Zeichnung ein Schnitt eines bekannten Elektro-Kleinmotors 31 dargestellt. Dabei sind ein äußerer und ein innerer, als Rückschlusskörper dienender Ringkörper 35 und 39 sowie der Nabenkörper 13 als einstückiger Formkörper 30/2 aus einem weichmagnetischen Sintermaterial hergestellt. Dieser Formkörper 30/2 bildet mit einem Permanentmagneten 38, der auf der äußeren Mantelfläche des inneren Ringkörpers 39 befestigt ist, zwei Luftspalte 10 und 11. In diesen Luftspalten 10 und 11 ist eine aus Backlackdraht gebildete, eisenlose Statorspule 12/1 feststehend angeordnet, die in einem Ringflansch 18/1 befestigt ist. Dieser Ringflansch 18/1 sitzt konzentrisch zur Motorachse 40 und konzentrisch zu den Ringkörpern 35 und 39, sowie zu den Luftspalten 10 und 11 auf einem zylindrischen Teil 19 einer Lagernabe 20 eines Gestellringes 21/1 angeordnet.
Der Formkörper 30/2 ist mittels einer Drehkupplung 41 mit einer Motorwelle 15 drehsicher verbunden. Die Motorwelle 15 ist mittels Kugellagern 22 und 23 in der Lagernabe 20 des Gestellringes 21/1 drehbar gelagert. Eine auf dem Nabenansatz 25 angeordnete Druckfeder 26 sorgt für den axialen Spielausgleich des Formkörpers 30/2 auf der Motorwelle 15. Eine konische Ringnut 24 dient auch hier der Materialersparnis wie beim Formkörper 30/1 die zylindrische Ausnehmung 24/1. Desgleichen weist der Nabenkörper 13 eine zu einer äußeren Mantelfläche 42 des Ringkörpers 39 konzentrische Bohrung 14 auf, die das Ende der Motorwelle 15 aufnimmt. Auf der oberen Stirnseite weist der Formkörper 30/2 in Umfangsnähe gleichmäßig verteilt angeordnete Senkungen 43 auf, die zum Unwuchtausgleich dienen.
In 2 zeigt die linke Hälfte der Zeichnung eine erfindungsgemäße Variante des Läufers. Dabei ist ein Permanentmagnet 37 relativ dickwandig in radialer Richtung, und zwar ohne spezielles weichmagnetisches Rückschlussteil, wie auf der rechten Seite mit 39 beziffert. Man kann darauf verzichten, wenn man diesen Permanentmagneten 37 im Luftspaltbereich radial und im Jochbereich tangential entsprechend dem magnetischen Kreis magnetisiert. Aber auch wenn die spezielle tangentiale Magnetisierung im Jochbereich unterbleibt, genügt es eventuell wegen der gekrümmten hohlzylindrischen Innenfläche des Permanentmagneten 37, dass der magnetische Widerstand im Innenjoch, also radial innen an diesem Permanentmagneten, relativ klein ist. Je weniger Pole der Motor hat und je kleiner dieser Innendurchmesser ist, um so eher ist es möglich, auf ein separates Rückschlussblech zu verzichten. Das hängt natürlich auch mit den Werkstoffeigenschaften des Permanentmagneten selbst noch zusammen.
Die linke Hälfte der 2 zeigt also ein einstückiges Nabenteil, bei dem der äußere Ringkörper einstückig mit dem Nabenteil ist, auf dieses Nabenteil wird an einer Schulter 45 der Permanentmagnet 37 eingesetzt und rotiert innerhalb der stehenden, vorzugsweise eisenlosen, Ringwicklung 12/1, während radial außerhalb des Luftspalts, also radial außerhalb der Ringwicklung 12/1, nur der weichmagnetische Teil, rechts mit 35 beziffert, rotiert.
Der Formkörper 30/1, 30/2 besteht vorzugsweise aus einem Sintermaterial, welches mit eine Rostschutzimprägnierung versehen und somit gegen Korrosion geschützt ist.
Der oben beschriebene Formkörper 30/1, 30/2 kann auch nach einem anderen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise nach dem Fließpressverfahren.

Claims

Elektro-Kleinmotor mit Außenläufer, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor, mit einem Stator und einem Läufer mit einem Fernkörper (30/2), der einen um eine Achse (40) rotierenden Nabenkörper (13) mit zwei an diesem vorgesehenen zylindrischen, zueinander konzentrischen Ringkörpern (35; 37, 38) aufweist, wobei der äußere Ringkörper (35) aus einem ferromagnetischen Material besteht und der innere Ringkörper als Permanentmagnet (37, 38) ausgebildet ist, der im luftspaltnahen Bereich radial und im luftspaltabseitigen Bereich tangential magnetisiert ist und unmittelbar an einer Schulter (45) des vorzugsweise mit dem äußeren Ringkörper (35) einstückigen Nabenkörpers (13) angebracht ist, und sich in dem zwischen den beiden Ringkörpern (35; 37 bzw. 38) gebildeten ringförmigen Luftspalt eine aus Backlackdraht gebildete, an einem Ringflansch (18/1) des Stators befestigte, hohlzylindrische, eisenlose Statorwicklung (12/1) befindet.
Elektro-Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (30/2) auf seiner Stirnfläche in Umfangsnähe mit mehreren Senkungen (43) versehen ist.
Elektro-Kleinmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (30/2) aus einem Sintermaterial mit einer Rostschutzimprägnierung besteht.