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Elektrische Maschine - Dokument DE4120023C1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4120023C1 13.08.1992
Titel Elektrische Maschine
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 6900 Heidelberg, DE
Erfinder Blaser, Peter Theobald, 6912 Dielheim, DE;
Maaß, Burkhard, 6900 Heidelberg, DE
DE-Anmeldedatum 18.06.1991
DE-Aktenzeichen 4120023
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.08.1992
IPC-Hauptklasse H02K 29/06
IPC-Nebenklasse G01B 7/30   G01P 3/36   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem Motorgehäuse, einem Rotor, einem Stator und einer Vorrichtung für die Erfassung der Rotorlage und der Drehzahl, wobei die Vorrichtung außerhalb des Motorgehäuses auf der Motorwelle angeordnet und die Vorrichtung mit dem Motorgehäuse fest verbunden ist und der Austausch in einfacher Weise und in kurzer Zeit ermöglicht ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem Motorgehäuse, einem Rotor, einem Stator und einer Vorrichtung mit einem Elektronikteil für die Erfassung der Rotorlage und Drehzahl, wobei die Vorrichtung außerhalb des Motorgehäuses auf der Motorwelle angeordnet und die Vorrichtung mit dem Motorgehäuse fest verbunden ist.

Bei den bisher bekannten elektrischen Maschinen vorstehend genannter Art sind für die zur Kommutierung erforderlichen Mittel, wie beispielsweise Hallmagnetgabelschranken, direkt in den Motor integriert. Diese bekannten Ausführungen weisen folgende Mängel auf: Die zur Kommutierung erforderlichen Mittel sind nur für spezielle Motoren und nicht für beliebige Motoren verwendbar. Die Kommutierung und die Drehzahlerfassung ist nicht in einer Vorrichtung vereinigt. Falls insbesondere elektronische Teile ausfallen, sind diese nur schwer austauschbar. Bei erforderlichem Austausch ist eine zeitaufwendige und schwierige Neujustage erforderlich.

Aus der US 49 88 905 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor bekannt. Er besteht aus einem Motorgehäuse, einem Rotor, einem Stator und einer Vorrichtung mit einem Elektronikteil für die Erfassung der Rotorlage und der Drehzahl, wobei die Vorrichtung auf der Motorwelle angeordnet und mit dem Motorgehäuse fest verbunden ist.

Weiterhin zeigt die US 48 62 044 einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einer Erfassungsvorrichtung, die einen Justagering, einen Rotorteil und einen Geber aufweist. Der Justagering wird mit Schrauben fest mit dem Motorgehäuse verbunden. Außerdem weist der Justagering an seinem Umfangsbereich Langlöcher zur Justage auf.

Der Patentgegenstand der US 46 42 496 betrifft ebenfalls einen bürstenlosen Gleichstrommotor, bei dem die von den Rotorlagesensoren gelieferten Signale nach entsprechender Verknüpfung auch als Drehzahlsignal verwendet werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kommutierung und Drehzahlerfassung für bürstenlose elektrische Maschinen zu schaffen, die leicht austauschbar ist, bei der am ersten Einbau nur eine einmalige und bei Austausch keine weitere Justage erforderlich ist und die für jeden Motor dieser Art verwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Justagering, einen Rotorteil und Geber aufweist, daß der Justagering fest mit dem Motorgehäuse verbunden ist, daß der Justagering an seinem Umfangsbereich Langlöcher zur Justage aufweist, wobei der Geber ein Gehäuse aufweist und dieses mit dem Justagering lösbar fest verbunden ist und in ihm eine Elektronikplatine mit elektronischen Bausteinen zur Rotorlageerkennung und zur Drehzahlerfassung angeordnet ist, und wobei das Gehäuse des Gebers am Umfang eine Aussparung aufweist, die formschlüssig zur Justage des Gebers in die Arretierung des Justageringes eingreift.

Durch diese kompakte Ausführung, wonach alle erforderlichen Mittel zur Kommutierung und Drehzahlerfassung kompakt in einem Gehäuse eingebaut sind und dieses direkt außerhalb des Motors austauschbar angebaut ist, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, diese Mittel in kurzer Zeit auszutauschen.

Durch den Justagering ist es möglich, diesen beim Ersteinbau einmal justiert an das Motorgehäuse zu befestigen. Die Justage erfolgt über am Umfang des Justagerings vorgesehene Langlöcher.

Der Justagering ist fest mit dem Motorgehäuse verbunden. Auf diesem Justagering wird das Gehäuse des Gebers verschraubt. Durch die Aussparung am Umfang des Gehäuses des Gebers, die formschlüssig in die Arretierung des Justagerings eingreift, ist eine eindeutige Zuordnung der beiden Bauteile zueinander gewährleistet. Falls ein Austausch der in dem Gehäuse befindlichen Elektronik erforderlich ist, wird lediglich das Gehäuse vom Justagering gelöst und ein neues Gehäuse mit Elektronik darauf gesetzt. Somit ist der Austausch ohne weitere Justage ermöglicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Rotorteil einen Impulsbecher mit Lamellen zur Rotorlageerfassung und eine Impulstrommel mit Schlitzen (Inkrementen) zur Drehzahlerfassung auf, wobei das Rotorteil fest mit der Motorwelle verbunden ist.

Das Rotorteil ist beispielsweise über eine Paßfeder fest mit der Welle des Motors verbunden. Dieses Rotorteil trägt einerseits einen mit Lamellen versehenen Impulsbecher, der zur Rotorlageerkennung dient. Andererseits umfaßt das Rotorteil eine Impulstrommel mit Schlitzen zur Drehzahlerfassung.

Zur Rotorlageerkennung sind auf der Elektronikplatine mit den Lamellen des Impulsbechers zusammenwirkende Halbmagnetgabelschranken angeordnet.

Zur Drehzahlerfassung sind auf der Elektronikplatine mit den Schlitzen der Impulstrommel zusammenwirkende Lichtschranken vorgesehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß ausfallgefährdete Teile (insbesondere die Elektronik) in einfacher Weise und in kurzer Zeit austauschbar sind, ohne daß eine Neujustage erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung paralell zur Motorwelle,

Fig. 3 eine Darstellung des Justageringes.

In Fig. 1 ist die Motorwelle 26 mit dem Motorgehäuse 25 dargestellt. Außerhalb des Motors ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 angeordnet. Sie besteht aus dem Justagering 1, dem Rotorteil 2 und dem Geber 3. Der Justagering 1 ist mittes der Schrauben 22 über die Langlöcher 4 mit dem Motorgehäuse 25 fest verbunden. Auf dem Justagering 1 ist das Gehäuse 12 des Gebers 3 angeordnet. Das Gehäuse 12 weist mehrere Fortsätze 11 auf, die mit Bohrungen 7 versehen sind.

Das Gehäuse 12 ist mittels der Schrauben 23 mit dem Justagering 1 verschraubt. Hierzu enthält der Justagering Bohrungen 5 sowie Vertiefungen, in die beispielsweise Sechskantmuttern 24 eingeführt werden. Innerhalb des Gebers 3 ist eine Elektronikplatine 14 vorgesehen. Die Elektronikplatine 14 trägt die zur Lageerkennung erforderlichen Hallmagnetgabelschranken 15 sowie die Lichtschranken 16 und 16&min; (Fig. 2). Diese Lichtschranken 16 und 16&min; sind zur Drehzahlerfassung bestimmt. Das Rotorinnenteil 21 ist beispielsweise mit der Paßfeder 20 fest mit Motorwelle 26 verbunden. Als wesentliche Teile weist das Rotorinnenteil 21 eine Impulstrommel 17 sowie einen Impulsbecher 18 auf. Der Impulsbecher 18 besteht vorzugsweise aus Stahlblech und besitzt mehrere, vorzugsweise 3, Lamellen 19, die sich durch die Hallmagnetgabelschranken 15 bewegen.

Die Impulstrommel 17 weist eine Anzahl von Schlitzen, vorzugsweise 128, auf, die sich durch die Lichtschranken 16 und 16&min; bewegen.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 gezeigt, wobei der Justagering 1 nicht dargestellt ist. Die in Fig. 2 aufgeführten Bezugszeichen stimmen mit denen in Fig. 1 überein. Mit dem Bezugszeichen 9ist eine Durchführung für den Stecker 10 bezeichnet. Der Stecker 10 ist mit den Leitungen 13 verbunden, die zu der Elektronik der Elektronikplatine 14 führen. Weiterhin ist eine zweite Lichtschranke 16&min; vorgesehen. Die Lichtschranken 16 und 16&min; sind elektrisch um vorzugsweise 90° phasenversetzt angeordnet, um je Lichtschranke ein Signal zu erhalten, also insgesamt zwei Signale, die zueinander phasenverschoben sind. Durch geeignete Verknüpfung dieser Signale erhält man eine Verdoppelung der Impulse. Es können auch mehr oder weniger Lichtschranken bzw. Hallmagnetgabelschranken (je nach Motor) Verwendung finden.

Der in Fig. 3 dargestellte Justagering weist neben den zur Justage erforderlichen Langlöchern 4, die beispielsweise einen Bereich von +/-8° überstreichen, eine Arretierung 6 auf. Diese Arretierung 6 ist so geformt, daß sie spielfrei in die Aussparung 8 (siehe Fig. 2) des Gehäuses 12 eingreift.

Ebenso ist eine weitere Ausführungsform denkbar, bei der der Geber so ausgebildet ist, daß die Hallmagnetgabelschranken bzw. die Lichtschranken am inneren Umfang des Gebergehäuses angeordnet sind und in Richtung der Rotorachse weisen. Die hierzu erforderlichen Lamellen bzw. Schlitze sind dann an scheibenförmigen Körpern angeordnet, die sich durch die Hallmagnetgabelschranken bzw. die Lichtschranken bewegen. Die Lamellen bzw. die Schlitze können sowohl auf zwei verschiedenen als auch auf einer Scheibe in geeigneter Weise ausgebildet sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrische Maschine, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor, mit einem Motorgehäuse, einem Rotor, einem Stator und einer Vorrichtung (100) mit einem Elektronikteil für die Erfassung der Rotorlage und der Drehzahl, wobei die Vorrichtung (100) außerhalb des Motorgehäuses (25) auf der Motorwelle (26) angeordnet und die Vorrichtung (100) mit dem Motorgehäuse (25) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Vorrichtung (100) einen Justagering (1), einen Rotorteil (2) und Geber (3) aufweist,

    daß der Justagering (1) fest mit dem Motorgehäuse (25) verbunden ist,

    daß der Justagering (1) an seinem Umfangsbereich Langlöcher (4) zur Justage aufweist, wobei der Geber (3) ein Gehäuse (12) aufweist und dieses mit dem Justagering (1) lösbar fest verbunden ist und in ihm eine Elektronikplatine (14) mit elektronischen Bausteinen zur Rotorlageerkennung und zur Drehzahlerfassung angeordnet ist, und wobei das Gehäuse (12) des Gebers (3) am Umfang eine Aussparung (8) aufweist, die formschlüssig zur Justage des Gebers (3) in die Arretierung (6) des Justageringes (1) eingreift.
  2. 2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorteil (2) einen Impulsbecher (18) mit Lamellen (19) zur Rotorlageerfassung und eine Impulstrommel (17) mit Schlitzen (Inkrementen) zur Drehzahlerfassung aufweist, wobei das Rotorteil (2) fest mit der Motorwelle (26) verbunden ist.
  3. 3. Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rotorlageerkennung auf der Elektronikplatine (14) mit den Lamellen (19) des Impulsbechers (18) zusammenwirkende Hallmagnetgabelschranken (15) angeordnet sind.
  4. 4. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlerfassung auf der Elektronikplatine (14) mit den Schlitzen (Inkrementen) der Impulstrommel (17) zusammenwirkende Lichtschranken (16, 16&min;) angeordnet sind.






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