DE3526166C2 - Bürstenloser Elektromotor und Verfahren zum Herstellen einer Spuleneinheit für diesen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Spuleneinheit für diesen.

Die Erfindung betrifft gleichermaßen Dreh-Motoren, wie Linear- Motoren. Durch die zunehmende Miniaturisierung elektrischer und elektronischer Geräte werden immer flacher bauende Dreh- und Linear-Motoren benötigt.

Zur Veranschaulichung eines flach ausgebildeten bürstenlosen Elektromotors (Dreh-Motors) wird auf Fig. 2A Bezug genommen. Der Motor enthält einen als Permanentmagnet ausgebildeten Magneten 21, der in Umfangsrichtung abschnittsweise gleichmäßig magnetisiert ist, um einen Rotor zu bilden, sowie eine Spuleneinheit 23, die einen Schichtaufbau aus gedruckten Spulenblättern enthält, welche Spiral-Leitermuster aufweisen, deren Anzahl der Anzahl der Pole des Rotor-Magnetes entspricht. Die Spuleneinheit 23 bildet den Stator des Motors. Da die gedruckte Spule im Vergleich zu einer gewickelten Spule sehr dünn ist, kann bei einem Elektromotor mit gedruckter Spuleneinheit der Spalt zwischen einer Jochplatte 24 und dem Magneten 21 spürbar verkleinert werden, mit dem Ergebnis, daß sich das erzielte Drehmoment erhöhen läßt, weil im Bereich der Spule eine größere magnetische Feldstärke existiert.

Bei einem Elektromotor dieses Typs wird die Richtung eines in die Spulen eingespeisten Stroms mit Hilfe eines Stromumschalttransistors gewechselt, wobei der Transistor auf der Grundlage eines elektrischen Signals gesteuert wird, welches von z. B. einem Hall-Element (22) oder einem magnetischen Widerstandselement erzeugt wird, mit welchem die Dreh- oder Winkelstellung des Rotors festgestellt wird. Das erzeugte Signal hat eine Amplitude, die proportional zu der ermittelten Feldstärke ist. Bei dieser Bauform wird das Hall-Element 22 auf der Spuleneinheit 23 montiert, wobei der Spalt vergrößert wird, damit das Hall-Element nicht in Berührung mit dem gegenüberliegenden Magneten 21 gelangt, wie es in Fig. 2B skizziert ist. Wenn man das Hall-Element 22 aber in dieser Weise unterbringt, kann man den Vorteil des sehr dünnen Aufbaus der Spule nicht nutzen, weil der Abstand zwischen Magnet und Spule aufgrund der Unterbringung des Hall-Elements vergrößert wird.

Bei dem Elektromotor befindet sich zwischen der gedruckten Spuleneinheit und dem Magneten noch eine Frequenzgeber-Spule (FG-Spule), die auf einem einzigen Substrat ausgebildet ist und die Aufgabe hat, die Bewegungsgeschwindigkeit eines beweglichen Teils des Motors zu erfassen. Dieser Ausbau trägt weiter zur Erhöhung der Dicke der gesamten Anordnung bei. Die japanische offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung 58-115 853 offenbart eine gedruckte Treiberspule und eine FG-Spule, die auf demselben Träger ausgebildet sind.

Die JP-OS 57-186 974 zeigt eine gedruckte Spuleneinheit für einen bürstenlosen Motor mit Permanentmagnet-Rotor. Das Hall-Element hat, wie bei dem obenbeschriebenen Motor die Aufgabe, Position und/oder Geschwindigkeit des Rotors zu erfassen, um Signale für die Steuerung des Motors zu erhalten. Bei der bekannten Anordnung sitzt das Sensorelement in einer Bohrung eines Jochs.

Die DE-OS 32 31 966 beschreibt einen bürstenlosen Elektromotor, der einen Permanentmagneten mit mehreren in einer Ebene angeordneten Polen aufweist, denen ein blattförmiger Spulenträger mit darauf in Form von Spiral-Leitermustern ausgebildeten gedruckten Spulen gegenüberliegt, und der mindestens ein Hall-Element zum Erfassen eines von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes aufweist. Durch die Schaffung ausreichend großer Freiräume zwischen Bündeln von Leiterbahnen auf der Trägerplatte werden Sensoren derart auf der Trägerplatte angeordnet, daß deren auskragende Höhe mit der auskragenden Höhe der Leiterbahnen übereinstimmt.

Die DE-OS 20 57 641 beschreibt eine Stellvorrichtung für ein eine Öffnung und ein Drosselglied aufweisendes Treibstoffventil, das zur Betätigung eines Drosselgliedes sowohl einen Permanentmagneten als auch eine in der Nähe des Permanentmagneten angeordnete Spule aufweist. Mit einem Hall-Element wird die relative Lage des Permanentmagneten und somit die Stellung des Drosselgliedes erfaßt. Einer platzsparenden Anordnung des Hall-Elementes wurde keine Beachtung geschenkt.

Aus der US-A-3,867,656 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor bekannt, der einen Permanentmagneten mit mehreren in einer Ebene angeordneten Polen enthält. Den Polen liegt ein flacher Spulenträger mit gewickelten Spulen gegenüber. Außerdem ist in einer Freizone des Spulenträgers innerhalb des Magnetfeldes des Permanentmagneten ein Hall-Element zum Erfassen des von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes angeordnet, dessen Dicke kleiner als die Dicke des Spulenträgers ist. Das Hall-Element ist in einem in der Freizone des Spulenträgers ausgebildeten Durchführungsloch versenkt angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der genannten Art derart weiterzubilden, daß eine im Vergleich zum Stand der Technik konstruktiv einfachere Ausbildung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. In dem Anspruch 11 ist ein Verfahren zum Herstellen der Spuleneinheiten für diesen Elektromotor angegeben.

Während sich gemäß der genannten JP-OS 57-186 974 das Hall-Element in einer Bohrung des Jochs befindet, ist bei der erfindungsgemäßen Spuleneinheit das Hall-Element Bestandteil des Spulenträgers, das Hall-Element ist in den Spulenträger eingebettet und höchstens so dick wie der Spulenträger selbst. Dadurch nimmt das Hall-Element in Dickenrichtung des Spulenträgers keinen zusätzlichen Platz ein, was die extrem flache Bauweise des Elektromotors ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Es ist eine Mehrzahl von Spiral-Leitermustern auf dem Spulenträger aufgedruckt. Um Platz zu schaffen zur Aufnahme des in den Spulenträger 1 gebetteten Hall-Elements, ist mindestens eines der Spiral-Leitermuster etwas verkleinert ausgebildet, so daß in dem dadurch entstehenden Freiraum Platz für das Hall-Element vorhanden ist. Die Verkleinerung des einen Spiral-Leitermusters beeinträchtigt die Betriebsweise des Elektromotors allenfalls in einem vernachlässigbaren Maß.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A und 1B eine auseinandergezogene bzw. eine schematische, geschnittene Ansicht eines flachen, bürstenlosen Motors,

Fig. 1C einen Grundriß des in Fig. 1B gezeigten Magneten,

Fig. 2A und 2B eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. eine schematische Schnittansicht eines dem Stand der Technik zugerechneten flachen, bürstenlosen Motors mit einer herkömmlichen gedruckten Spuleneinheit,

Fig. 3A und 3B eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht einer gedruckten Spuleneinheit für einen Linear-Motor,

Fig. 4A und 4B schematische Ansichten von zwei Beispielen für die Einbettung oder Eingrabung eines Hall-Elements in eine gedruckte Spuleneinheit,

Fig. 4C und 4D Schnittansichten der beiden Beispiele für die Einbettung des Hall-Elements,

Fig. 5A eine Schnittansicht, die teilweise den Aufbau eines ein Hall-Element enthaltenden, flachen, bürstenlosen Motors zeigt,

Fig. 5B eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen magnetischer Feldstärke und Abstand von der Mitte eines flachen, bürstenlosen Motors,

Fig. 5C eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5A, jedoch eines bürstenlosen Motors mit einer FG- Spule,

Fig. 6A eine Teil-Draufsicht auf ein Beispiel, das die Lagebeziehung zwischen einem Hall-Element und den auf einem scheibenähnlichen Spulenblatt gebildeten Spiral-Leitermustern veranschaulicht,

Fig. 7A eine schematische Schnittansicht eines Linear-Motors mit einem Hall-Element,

Fig. 7B eine graphische Darstellung der Änderung der Feldstärke als Funktion des Abstands von der Magnetmitte,

Fig. 8A und 8B Teil-Draufsichten zur Veranschaulichung der Lagebeziehung zwischen Hall-Elementen und Spiral-Leitermustern in einem erfindungsgemäßen Linear-Motor,

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein gedrucktes Spulenblatt, das von einem Gesenk zu einer Ringform gestanzt wurde, so daß es einen Außendurchmesser, einen Innendurchmesser sowie V-förmige Kerben zur Aufnahme von Hall-Elementen enthält,

Fig. 10A, 10B und 10C Ansichten, die drei Beispiele für gedruckte Spulenblätter für flache, bürstenlose Motoren zeigen, so daß die Lagebeziehung zwischen den Spiral-Leitermustern und FG-Spulenelementen ersichtlich sind,

Fig. 11A und 11B eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht einer Lagebeziehung zwischen einer FG-Spule und Spiral-Leitermustern in einem Linear-Motor,

Fig. 12A, 12B und 12C sowie 13A, 13B und 13C Schnittansichten und Draufsichten auf Konstruktionen von flachen, bürstenlosen Motoren gemäß einer ersten bzw. einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Obschon die gedruckten Spulen oder Spuleneinheiten beispielsweise mittels Ätzverfahren, Plattierverfahren oder einer Kombination dieser Verfahren hergestellt werden können, erfolgt die Herstellung der gedruckten Spule vorzugsweise entsprechend dem Herstellungsverfahren, wie es in der US-PS 4 401 521 und der US-PS 4 322 013 beschrieben ist. Vorzugsweise sollte die gedruckte Spuleneinheit einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 40 mm und eine Dicke von 0,1 bis 2 mm besitzen. Weiterhin sollte die Leiterdichte der Spule vorzugsweise zu 2 bis 20 Leitungen/mm gewählt sein, vorzugsweise sollten 5-20 Leitungen/mm bei einer Leitungsbreite zwischen 50 µm bis 200 µm gewählt werden.

Bei dem in den Fig. 1A bis 1C dargestellten Motor nach einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung sind zwei Hall-Elemente 22 in eine am Außenumfang des Spulenträgers 23 geformte Kerbe eingepaßt.

Fig. 3A und 3B zeigen ein Beispiel für eine gedruckte Spule, wie sie in einem Linear-Motor verwendet wird. Mehr als ein Spiral-Leitermuster 3, Durchführungs-Anschlüsse 4 und externe Elektrodenabschnitte (Kontaktflächen) 7 sind entlang einer Geraden angeordnet, die mit der Gleit- oder Verschieberichtung zusammenfällt. Bei dem in den Fig. 3A und 3B dargestellten Ausführungsbeispiel liegen sich Spiral-Leitermuster eines Paares gegenüber. Die gewünschte Anzahl von Durchführungslöchern 6 ermöglicht die elektrische Verbindung zwischen den auf beiden Seitenflächen des dazwischenliegenen Trägers oder Substrats (Spulenblatt) 2 gebildeten Spiral-Leitermustern. Das gedruckte Spulenblatt 2 kann aus irgendeinem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, es besteht beispielsweise aus einem Glas-Epoxy-Substrat, einem Polyimid-Film, einem Epoxy-Harz-Film oder dergleichen. Die Durchführungslöcher 6 können in irgendeiner geeigneten Weise hergestellt werden.

Ein Hall- Element 22 (Fig. 4A, 4B) ist in dem Träger in der gleichen Ebene wie die eine Spuleneinheit bildenden gedruckten Schaltungsblätter eingebettet. Mit dem Ausdruck "eingebettet" oder "eingegraben" soll hier gemeint sein, daß ein magnetempfindlicher Abschnitt 26 des Hall-Elements innerhalb einer Zone positioniert ist, die definiert wird durch die Dicke des einfachen Blatts oder der Schicht 1a oder 1b der gedruckten Spuleneinheit, während ein Gießabschnitt 28 des Hall-Elements nicht über die freiliegende Oberfläche des einfachen oder geschichteten gedruckten Spulenblatts vorsteht, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist.

Damit das Hall-Element innerhalb der gedruckten Spuleinheit eingebettet ist, sollte die Dicke des Elements vorzugsweise weniger als 0,6 mm betragen. Obschon die Dicke des Hall-Elements ziemlich willkürlich ausgewählt werden kann, sollte sie kleiner sein als die des gedruckten Spulenblatts, in welchem das Element eingegraben ist. Soweit die Dicke des Hall-Elements kleiner ist als die der gedruckten Spuleneinheit, besteht keine Notwendigkeit, die Spiral-Leitermuster der gedruckten Spulen abhängig von der Lage und der Konfiguration des Hall- Elements zu verformen, ausgenommen diejenige gedruckte Spule, in der das Element eingebettet ist, so daß ein großer Bewegungsspielraum bei der Auslegung des Spiral- Leitermusters besteht. Bei der Ausführung der Erfindung wird vorzugsweise ein Hall-Element verwendet, welches in der japanischen Patentveröffentlichung 59-193 272 vom 14. September 1984 beschrieben ist. Wie insbesondere in den Fig. 4C und 4D anhand von zwei Beispielen dargestellt ist, kann das Hall- Element auf einer, beispielsweise durch einen Polyimid-Film gebildeten Tragplatte 35 montiert sein, indem an einen Lottropfen 34 ein externer Leiter 33 angebondet wird, der sich parallel zur Oberfläche eines dünnen Film-Halbleiters (Pellet) erstrecken, der einen planaren, magnetempfindlichen Abschnitt 30 (z. B. aus InSb) des Hall-Elements unter einer Schutz-Epoxy-Harzschicht 32 trägt, wobei die Leitung mit Anschlüssen für eine externe Verbindung verbunden sind. Die Leitung 33 und die Tragplatte 35 sind über einen Klebstoff 36, z. B. Epoxy-Harz oder Acryl-Harz fest miteinander verbunden. Als Verfahren zum Herstellen eines sehr dünnen Hall-Elements kann zunächst ein dünner Halbleiterfilm aus beispielsweise InSb mit einigen Mikrometer Dicke durch Dampfniederschlagung auf einem weniger als 250 µm dicken keramischen Substrat 31 gebildet werden. Danach wird der dünne Halbleiterfilm in der gewünschten Geometrie durch Photoätzen mit einem Muster versehen. Anschließend werden streifenförmige Leitungen an die Anschlußabschnitte des Halbleiterfilms derart angelötet, daß sich die Leitungen parallel zu dem ebenen Substrat erstrecken. Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf die US-PS 4 251 795 (Fig. 3c und 4) und die US-PS 4 296 424 (Fig. 6 bis 10) verwiesen. Das oben erläuterte Hall-Element läßt sich einfach mit einer Dicke von weniger als 0,6 mm herstellen. Auch ergeben sich keine nennenswerten Schwierigkeiten bei der Realisierung des Hall-Elements mit einer Dicke von weniger als 0,4 mm. Das Hall-Element kann jede beliebige geometrische Gestalt haben. Wenn das Hall-Element jedoch in einer Zone angeordnet werden soll, die durch Verformen der Spiral- Leitermuster mit abgerundeten Ecken verfügbar ist, sollte es vorzugsweise keilförmige Form, wie z. B. Fünfeck-Form oder vorzugsweise Dreieck-Form, besitzen, wie in der Fig. 6A bei Position 8 zu sehen ist. Eine solche Form hat den Vorteil, daß sich das Hall-Element leicht und exakt in einem begrenzten Bereich der Spuleneinheit montieren läßt. Als magnetisches Sensorelement kommt außer dem erwähnten Hall-Element jeder Typ von Element in Betracht, der in der Lage ist, die Änderung des Magnetfeldes in ein elektrisches Signal umzusetzen, z. B. ein magnetisches Widerstandselement oder dergleichen.

Wenn mehrere Hall-Elemente verwendet werden sollen, werden diese vorzugsweise sämtlich innerhalb eines der gedruckten Spulenblätter, die eine Spuleneinheit bilden, eingebettet, weil dann der Abstand von einem Magneten zu den verschiedenen einzelnen Hall-Elementen konstant gehalten werden kann, was wiederum bedeutet, daß die von den einzelnen Elementen gefühlte magnetische Feldstärke bei sämtlichen Sensoren gleich ist. Da außerdem Löcher zum Aufnehmen sämtlicher Hall-Elemente mit Hilfe eines Gesenks oder einer Form gleichzeitig gebildet werden können, lassen sich die Elemente mit verbesserter Genauigkeit vorteilhaft in ihren relativ zueinander in Beziehung stehenden Lagen einbetten. Als Folge davon läßt sich das Stromwenden in den einzelnen Spulen zeitlich exakter gesteuert durchführen, wodurch sich Unregelmäßigkeiten bei der Drehung eines Kleinmotors oder eine Unregelmäßigkeit beim Schub eines Linear-Motors auf ein Minimum reduzieren lassen.

Vorzugsweise ist in der gedruckten Spule das Hall-Element an einer Stelle eingebettet, die dem gegenüberliegenden Magneten am nächsten liegt. Dadurch wird das Hall-Element dem Magnetfeld hoher Stärke ausgesetzt, so daß das Ausgangssignal des Sensors groß ist und demzufolge eine genauere zeitliche Steuerung bei der Stromwendung möglich ist. Bei einem Spuleneinheit-Substrat, auf dem mehrere mehrschichtige gedruckte Spulen (Blätter) miteinander ausgerichtet vorhanden sind, läßt sich mindestens ein Spulenmuster der gedruckten Spulenschicht oder des Spulenblatts, welches dem Magneten am nächsten liegt, in der Größe kleiner machen als die anderen Spulenmuster, so daß dadurch das Hall-Element in demjenigen Element eingebettet oder eingegraben ist, der sich durch das reduzierte Spulenmuster ergibt. Hierdurch wird der bei der Erzeugung des Drehmoments maßgebliche Teil des verkleinerten Spulenmusters verringert, so daß die Verteilung der einzelnen gedruckten Spulen auf die Erzeugung des Drehmoments in Verbindung mit dem Magneten ausgeglichen wird. Dies ist insofern vorteilhaft, als eine Ungleichmäßigkeit des Drehmoments (oder eine Ungleichmäßigkeit des Schubs bei einem Linear-Motor) reduziert werden kann. Am Beispiel der Fig. 5A bis 5C sei bei einem flachen, bürstenlosen Motor mit einem Rotormagneten mit vier Nord-Polen und vier Süd-Polen in Verbindung mit den gedruckten Spulen entsprechend acht Polen angenommen, daß die einem einzelnen, bestimmten Pol entsprechende Spule eine verringerte Größe hat, wobei die Anzahl von Windungen entsprechend herabgesetzt sein soll. Selbst in einem solchen Fall bestimmt sich die Drehkraft oder das Drehmoment des Rotormagneten durch die kombinierte Wirkung von acht Spulen, während die dem Magneten zugeführte Kraft stets konstant ist wegen des Ausgleichs der Feldstärken, die an die unterschiedliche Abstände von dem Magneten aufweisenden geschichteten Spulen gelangen. Hierdurch läßt sich Gleichmäßigkeit bei der Drehung des Magnetrotors sicherstellen. Im Fall eines flachen, bürstenlosen Motors sollte die Position der gedruckten Spule, wo das Hall- Element eingegraben ist, vorzugsweise gleichzeitig die beiden nachstehend angegebenen Bedingungen erfüllen: Die erste Bedingung lautet r₁×1,2Rr₂×1,1 oder mehr, vorzugsweise r₁×1,4Rr₂×1,0, wobei r₁ und r₂ den Innen- bzw. den Außendurchmesser eines Magneten 21 und R den Abstand zwischen der Mitte des Magneten und dem magnetempfindlichen Abschnitt des magnetischen Sensorelements bedeuten. Fig. 5B zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Abstand von der Mitte des Motors und der magnetischen Feldstärke. Wenn der Abstand R die obige Bedingung nicht erfüllt, verschlechtert sich die Genauigkeit, mit der die Lage des Magneten festgestellt wird. Der Ausdruck "magnetempfindlicher Abschnitt" bedeutet einen magnetisch aktiven Teil oder Abschnitt des Hall-Elements 22, der die Stärke eines Magnetfelds in ein elektrisches Signal umsetzt. Die zweite Bedingung bezüglich der Stelle, wo das Hall-Element 22 eingebettet wird, besteht darin, daß das Element in demjenigen Bereich eingegraben sein sollte, der nicht von dem Spiral-Leitermuster und dessen Mittelbereich abgedeckt ist. Insbesondere sollte das Hall-Element in derjenigen Zone eingebettet sein, die sich zwischen benachbarten Spiral-Leitermustern befindet, oder in Zonen in der Nähe des Außen- und des Innenumfangs des Spulenträgers oder der Substratscheibe. Die Anzahl der verwendeten Hall-Elemente kann mehr als zwei betragen, abhängig von der jeweils verwendeten Treibermethode. In diesem Fall muß die Teilung des Feldes der Umfangs-Sensorelemente nicht notwendigerweise zusammenfallen mit derjenigen des Feldes der Spiral-Leitermuster. Selbst wenn ein Hall-Element in einem Freiraum zwischen den benachbarten Spiral-Leitermustern angeordnet sein kann, so kann es zu einer Situation kommen, bei der das andere Hall-Element oder andere Hall-Elemente erzwungenermaßen an einer Stelle angeordnet sind, die von dem Spiral-Leitermuster abgedeckt ist. Im letztgenannten Fall ist ein spezielles Spiral-Muster so geformt, daß es einen Raum verfügbar macht, wo das Hall-Element eingebettet sein kann, ohne von dem Leitermuster abgedeckt zu sein, obschon das von dem Muster erzeugte Drehmoment etwas verringert ist. Eine derartige Anordnung eines Hall-Elements ist in Fig. 6A dargestellt. Im Fall eines Linear-Motors nach Fig. 7A sollte die Stelle, an der das Hall-Element 22 eingebettet wird, auch folgende zwei Bedingungen gleichzeitig erfüllen: Eine der Bedingungen lautet Rl/2+d, vorzugsweise Rl/2+0,5×d, wobei R den Abstand zwischen der Magnetmitte - in Breitenrichtung gemessen - und dem magnetempfindlichen Abschnitt des Hall-Elements 22 und d der Abstand zwischen Magnet 21 und Spule 23 ist. Fig. 7B zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Abstand von der Magnetmitte und der magnetischen Feldstärke. An der Stelle, wo R größer ist als (l/2) +d, ist die magnetische Feldstärke zu schwach, um eine hohe Genauigkeit bei der Feststellung der Magnet- Position sicherzustellen. Auch hier bedeutet "magnetempfindlicher Abschnitt" oder "aktiver Teil des Hall- Elements" einen wirksamen Abschnitt, der in der Lage ist, tatsächlich eine magnetische Feldstärke in ein elektrisches Signal umzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es im Hinblick auf die Grundlagen bei der Erfassung von Magnetismus von Bedeutung, den Abstand R in bezug auf die Mitte des aktiven Teils des Hall-Elements zu bestimmen. Die zweite Bedingung bezüglich der Stelle, wo das Hall- Element eingebettet wird (Fig. 8A und 8B), besteht darin, daß die Zone des Spiral-Leitermusters 3 ebenso wie deren Mittelbereich ausgeschlossen ist. Das Hall-Element 8 sollte zwischen benachbarten Spiral-Leitermustern oder in der in der Nähe des Außenumfangs des Spulenträgers oder Substrats 9 liegenden Zone angeordnet sein, wie in Fig. 8A gezeigt ist.

Zum Einbetten des Hall-Elements in den gedruckten Spulenträger werden beispielsweise durch Pressen Löcher zur Aufnahme der Hall-Elemente in dem gedruckten Spulenträger gebildet.

Das in dem Loch angeordnete Hall-Element wird dann mit Hilfe eines Befestigungsmittels festgemacht. Die Gestalt des Lochs sollte vorzugsweise mit derjenigen des Hall-Elements übereinstimmen, um eine hohe Positionsgenauigkeit zu erreichen. Wenn das Hall-Element dreieckige Form hat, wird vorzugsweise eine der Gestalt des Elementes angepaßte V-förmige Kerbe gebildet, was gleichzeitig mit dem Herstellen des Spulenträgers geschehen kann, z. B. mittels eines Gesenks. Dann wird das dreieckige Hall-Element in die V-förmige Kerbe eigngebracht und mit Befestigungsmitteln festgemacht, wie in Fig. 9 gezeigt ist. In Verbindung mit dem Stanzen der V-förmigen Kerbe zur Aufnahme des Hall-Elements wird bevorzugt eine Positionsmarkierung in die Photomaske, die zur Herstellung der gedruckten Spule verwendet wird, eingeschrieben, um die Positionsgenauigkeit des Hall-Elements in bezug auf die gedruckte Spule sicherzustellen.

Im Fall eines Dreh-Motors und eines Linear- Motors wird bevorzugt eine Frequenzsignal-Geberspule (FG-Spule) in coplanarer Form in dem die gedruckte Spule tragenden Substrat ausgebildet, um damit die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Teils des Motors zu ermitteln. Die FG-Spule wird gebildet durch ein Mäandermuster (in Fig. 10A bis 10C bei Position 11 dargestellt), welches Liniensegmente enthält, die sich rechtwinklig zu der Richtung erstrecken, in der sich die Magnetpole oder die Spuleneinheit bewegen, wobei sich die Liniensegmente mit ihren Enden abwechselnd aneinander anschließen. Die FG-Spule dient zur Erzeugung eines Signals, welches eine für die erwähnte Bewegungsgeschwindigkeit repräsentative Frequenzkomponente enthält.

Anhand der Fig. 5C soll nun ein flacher, bürstenloser Motor beschrieben werden.

Die Stelle, wo sich die FG-Spule 27 befindet, sollte die beiden unten erwähnten Bedingungen erfüllen.

Die erste Bedingung besteht darin, daß die FG-Spule innerhalb eines Bereichs angeordnet werden soll, der definiert wird durch die Beziehung r₁×1,2Rr₂×1,1, vorzugsweise r₁×1,4Rr₂×1,0, mit r₂<(12/11)r₁, wobei r₁ und r₂ Innen- bzw. Außendurchmesser eines Magneten 21 und R der Abstand von der Mitte des Magneten 21 ist (d. h. der Lage der Welle 25, vgl. Fig. 5C. Fig. 5B zeigt graphisch das Ergebnis einer experimentell ermittelten Beziehung zwischen dem Abstand von der Mittelachse der Motorwelle 25 und der magnetischen Feldstärke. R₁ und R₂ sind naher und ferner Abstand der FG-Spule von der Mittelachse 25. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die FG-Spule nicht notwendigerweise den oben definierten Bereich vollständig einschließen muß. Enden von Anschlüssen der FG- Spule können sich aus dem Bereich heraus erstrecken. In den Fig. 5A, 5B und 5C kennzeichnet die Position 24 eine stationäre Jochplatte, die Position 23 bezeichnet eine auf der Jochplatte 24 montierte gedruckte Spuleneinheit.

Wenn der oben definierte Abstand R extrem klein ist, ist das Magnetfeld entsprechend schwach, so daß die Genauigkeit, mit der die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors von der FG-Spule ermittelt wird, verschlechtert wird.

Die zweite Bedingung bezüglich der Anordnung der FG-Spule ist die, daß die Zone, in der die FG-Spule angeordnet wird, nicht von dem Spiral-Leitermuster 3 und deren Mittelbereich 5 abgedeckt sein darf. Die FG-Spule sollte zwischen den benachbarten Spiral-Spulenmustern oder in einer Zone entlang des Innen- oder Außenumfangs des Spulenträgers angeordnet sein.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine in einer Lücke zwischen benachbarten Spulenmustern 3 angeordnete FG-Spule 11, und Fig. 10B zeigt eine Draufsicht auf eine FG-Spule 11, die im Außenumfangsbereich des kreisförmigen Feldes der Spiral-leitermuster 3 angeordnet ist.

Um eine ausreichend hohe Ausgangsspannung der FG-Spule zu erhalten, kann diese nicht nur zwischen benachbarten Leitermustern, sondern außerdem in einer Zone angeordnet sein, die dadurch verfügbar gemacht wird, daß man das Spiral- Spulenmuster teilweise verformt

Fig. 10C zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spiral-Leitermuster 3 teilweise verformt sind, um einen Raum verfügbar zu machen, in welchem die FG-Spule 11 angeordnet ist.

Bei einem Linear-Motor wird die FG-Spule vorzugsweise ebenfalls auf demselben Substrat ausgebildet, von dem die gedruckten Spulen getragen werden. Die Stelle, an der die FG-Spule angeordnet ist, sollte die oben erläuterten Bedingungen in Verbindung mit den Fig. 7A und 7B erfüllen. Die FG-Spule muß in der Zone angeordnet werden, die die Spiral-Leitermuster 3 und deren Mittelbereiche ausschließt. Insbesondere sollte die FG-Spule zwischen benachbarten Spiral-Leitermustern oder in einer Zone angeordnet werden, die sich entlang der Kante des Spulenträgers erstreckt, wie es in Fig. 11A dargestellt ist. Fig. 11B zeigt die Lagebeziehung zwischen einem Magneten 21′ und einer auf einem Träger 24′ montierten gedruckten Spuleneinheit 23.

Zur Ausbildung der FG-Spule wird eine Zone, in der die FG-Spule montiert werden soll, gleichzeitig mit der Herstellung der die Spiral-Spulenmuster enthaltenden gedruckten Spule gebildet, und anschließend wird in der genannten Zone die FG-Spule ausgebildet. Alternativ kann die FG-Spule mittels des oben beschriebenen Vorgangs gleichzeitig mit dem Spiral-Leitermuster gebildet werden. Im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit wird bevorzugt, die FG-Spule gleichzeitig mit den Spiral-Leiterspulenmustern zu bilden.

Die FG-Spule kann in die gleiche gedruckte Spuleneinheit eingefügt werden, in der das Hall-Element eingearbeitet ist. Selbstverständlich läßt sich die FG- Spule auch in eine Spuleneinheit einbauen, die keine Hall-Elemente aufweist.

Zur Bildung einer Spuleneinheit werden mehrere vorbereitete gedruckte Spulenblätter mit den darin eingebetteten Hall-Ele­ menten oder in Kombination mit Blättern ohne Hall-Elemente gestapelt oder geschichtet. Alternativ läßt sich ein einfaches gedrucktes Spulenblatt mit darin eingebettetem Hall-Element verwenden, wenn dies von der jeweiligen Anwendung zugelassen wird. Zur festen Schichtung der Spulenblätter läßt sich jeder Typ von Bindemittel verwenden, solange zwischen den Spulenblättern elektrische Isolierung gewährleistet ist. Beispiele für Bindemittel sind Epoxy-Harze und Phenol-Harze. Alternativ läßt sich ein Verbindungsblatt zusammen mit den gedruckten Spulenblättern verwenden, wobei das Verbindungsblatt auf beiden Oberflächen ein Bindemittel im halb ausgehärteten Zustand aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von praktischen Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel 1

Es wird auf Fig. 12A bis 12C Bezug genommen.

Auf jeder Seite eines flachen Isolierstoffblatts werden in Form eines Ringfeldes acht Spiral-Leitermuster 3, 3a, 3b gebildet, wobei jedes einen Außendurchmesser von 20 mm und einen Innendurchmesser von 7 mm aufweist. Die Sektoren besitzen jeweils einen Scheitelwinkel von 45°. Bei der Herstellung wird Gebrauch gemacht von der Photolitographie und der Kupfer-Elektroplattierung. Insgesamt werden zwei Spulenblätter hergestellt. In jedem Spulenblatt 1a, 1b wird eines (3a, 3b) der Spiral-Leitermuster auf jeder Oberfläche des Blatts mit reduzierter Größe ausgebildet, um eine Zone zu schaffen, in der ein Hall-Element eingebettet wird. Dies geschieht vor dem Musterbildungsprozeß. Jedes Spulenmuster 3 hat einen Außendurchmesser von 20 mm und einen Innendurchmesser von 7 mm, aber die Muster 3a und 3b reduzierten Durchmessers besitzen einen Außendurchmesser von 15 mm und einen Innendurchmesser von 7 mm. In den jeweiligen Blättern werden die auf einander abgewandten Seiten der Isolierschicht gegenüberliegenden Spiral-Leitermuster mittels Durchführungslöcher 6 in der Mitte beider Muster elektrisch miteinander verbunden. Benachbarte Leitermuster in ein und derselben Fläche der Isolierschicht wurden jeweils gegensinnig gewunden. Schließlich wird über jede Fläche der gedruckten Spulen ein Isolierüberzug aufgebracht. Die fertiggestellte gedruckte Spule ist 0,3 mm dick, einschließlich der Dicke der Überzugsschichten.

Anschließend werden die gedruckten Spulen, die auf ein und demselben Substrat gebildet sind, mit Hilfe eines nachgiebigen Gesenks in bezug auf die in der Photomaske vorgebildete Positionierungsmarkierung zu flacher Scheibenform geschnitten. Hierbei wird eine Kerbe in Form eines regelmäßigen Dreiecks gebildet, um ein ebenfalls die Form eines regelmäßigen Dreiecks aufweisendes Hall-Element 8a, 8b mit einer Seitenlänge von 2,3 mm und einer Dicke von 0,3 mm aufzunehmen. Hierdurch kann das Hall-Element in einer solchen Lage eingebettet werden, daß der magnetempfindliche Abschnitt des Elements von der Mittelachse der Spule einen Abstand von 9 mm aufweist.

Eine Jochplatte 24 wird durch Schneiden eines Siliziumstahlblechs von 1 mm Stärke hergestellt, und auf der Jochplatte 24 wird eine Klebverbindungsschicht von 42 µm Dicke aufgebracht. Das verwendete Klebeschichtmaterial ist von der japanischen Firma Nitoh Denko unter der Handelsbezeichnung "Nitofix TK 2532" erhältlich. Danach wird darauf die das Hall-Element in der Kerbe haltende gedruckte Spule aufgebracht, ohne daß das Hall-Element von der Spulenfläche vorspringt oder in die Spulenoberfläche zurückspringt. Über die nun montierte Spule wird das oben erwähnte Klebe-Verbindungsblatt aufgebracht, und anschließend wird die zweite gedruckte Spule 1a auf der ersten gedruckten Spule 1b plaziert, wobei die beiden Spulen eine Winkelversetzung von 22,5° haben und das Hall-Element 8a in der oben beschriebenen Weise in der dreieckigen Kerbe sitzt. Die so aufgebaute Schichtstruktur wird bei einer Temperatur von 120°C unter einem Druck von 10 kg/cm² (10 da N/cm²) eine Stunde lang unter Wärme gepreßt.

Der so erhaltene Schichtaufbau der Spuleneinheit 1a, 1b und die Jochplatte 24 werden mit einem 0,5 mm großen Spalt gegenüber einem 1 mm dicken Magnet 21, dessen Außendurchmesser 19 mm und dessen Innendurchmesser 8 mm beträgt, positioniert. Der Magnet 21 ist ein gesinterter Magnet aus einer seltenen Erde (Samarium-Kobalt-2-17-Reihe mit einem maximalen Energieprodukt von 20 Mega-Oersted=1,6 · 10⁹ A/m). Der Magnet ist senkrecht zu seiner Ebene magnetisiert und besitzt vier Nord- und vier Süd-Pole, die einander abwechseln. Die Spuleneinheit 1 und der Magnet 21 werden auf einer Welle 25 montiert (Fig. 12A). Die so erhaltene Anordnung besitzt einen Spalt von 1,1 mm zwischen Magnet und Jochplatte. Die bürstenlosen Motoren werden unter Verwendung des oben erläuterten Aufbaus montiert.

Der so zusammengebaute, zu testende Motor wurde von einem anderen Motor mit vorbestimmter Drehzahl gedreht. Hierbei wurde die Gegen-EMK oder -Spannung bei beiden Spulen gemessen. Es stellte sich heraus, daß die Summe der Gegen-EMKs, die das Gesamt-Drehmoment des geprüften Motors angibt, bei einer Drehzahl von 2400 UPM bei zehn Motoren durchschnittlich 2,08 Volt betrug. Die Differenz der Gegen-EMK zwischen den zwei gedruckten Spulen, welche die Differenz im Beitrag zum Motor-Drehmoment zwischen beiden Spulen angibt, betrug bei zehn derart hergestellten Motoren im Durchschnitt 0,174 Volt.

Bei der Messung der oben erwähnten Spannnungen wurde den Hall-Elementen ein 5 mA starker Strom zugeführt, und es wurde die Spitze-Spitze-Spannung der Ausgangssignale gemessen. Es stellte sich heraus, daß die Ausgangsspannung des auf der Spule in der Nähe des Magneten montierten Hall-Elements bei zehn Motoren durchschnittlich 280 mV betrug, während der Wert bei den anderen Hall-Elementen bei 248 mV lag. Der Winkel zwischen der Mittelachse der Hall-Elemente, berechnet auf der Grundlage der Phasendifferenz der Ausgangswellenformen fiel in den Bereich 22,5±0,3° bei sämtlichen Probemotoren.

Vergleichsbeispiel

Es wurden drei flache, bürstenlose Motoren mit demselben Aufbau wie nach Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Paar Hall-Elemente 8a, 8b in der Form eines regelmäßigen Dreiecks und mit einer Kantenlänge von 2,3 mm und einer Dicke von 0,9 mm fest auf dem Spiral-Leitermuster 3 montiert wurde, welches einen Pol der gedruckten Spule in der Nähe des Magneten bildet. Hierzu wurde ein unter der Handelsbezeichnung "Locktight" der Firma Locktight Company vertriebenes Bindemittel verwendet. Die Elemente wurden so angeordnet, daß die magnetempfindlichen Abschnitte der Hall-Elemente von der Mittelachse um 9 mm bei einer Winkelversetzung von 22,5° beabstandet waren, gemessen von den Mittelachsen der Elemente aus. In sämtlichen Motoren betrug der Spalt zwischen Magnet und Jochplatte 2,0 mm.

Bei der Ermittlung der Kennlinien der drei Motoren betrug die Summe der Gegen-EMK-Spannungen beider gedruckter Spulen 1,49 V, gemittelt über die drei Motoren, während die Drehzahl 2400 UPM betrug.

Im Laufe der obigen Messung wurde in die Hall-Elemente ein Strom von 5 mA eingespeist und es wurden die Spitze- Spitze-Spannungen beider Hall-Elemente gemessen. Im Durchschnitt der drei Motoren betrugen die Ausgangsspannungen beider Hall-Elemente 240 mV bzw. 243 mV. Die Winkel zwischen den Mittelachsen der beiden Hall-Elemente, berechnet auf der Grundlage der Phasendifferenzen der Ausgangswellenformen betrugen 21,8°, 22,6° bzw. 23,1° bei den drei Motoren.

Beispiel 2

Anhand der Fig. 13A bis 13B soll ein zweites Beispiel beschrieben werden.

Mittels Photolitographie und Kupfer-Elektroplattierung wurde unter Verwendung einer Photomaske ein Satz von zwei gedruckten Spulen (Blätter 1a, 1b) mit unterschiedlichen Spiral-Leitermustern auf den beiden Seiten einer scheibenförmige Gestalt aufweisenden, zwischenliegenden Isolierstoffschicht mit einem Außendurchmesser von 20 mm und einem Innendurchmesser von 7 mm hergestellt, wobei die Sektoren jeweils einen Scheitelwinkel von 45° aufwiesen, so daß insgesamt acht Pole auf jeder der gedruckten Spulen vorhanden waren (Fig. 13C). Die gedruckte Spule 1b setzte sich zusammen aus den Spiral-Leitermustern von acht gleichförmig verteilten Polen, während die andere gedruckte Spule 1a ein seitlich verkleinertes Spiral-Leitermuster 3a aufwies, um eine Zone entlang des Außenumfangs des reduzierten Musters zur Verfügung zu haben, wo mehrere Hall-Elemente 8a, 8b eingebettet wurden (Fig. 13B). Die miteinander auf gegenüberliegenden Seiten der Isolierschicht ausgerichteten Spiral-Leitermuster 3 wurden mittels Durchführungslöcher 6 in den Mitten der beiden jeweiligen Muster elektrisch miteinander verbunden. Außerdem wurden jeweils benachbarte Leitermuster auf ein und derselben Seite der Isolierschicht gegensinnig gewunden. Schließlich wurde auf jede der Oberflächen der gedruckten Spulen ein Isolierüberzug aufgebracht. Jede der fertiggestellten gedruckten Spulen war 0,3 mm dick, einschließlich der Dicke der Überzugsschichten. Danach wurden die auf ein und demselben Substratblatt gebildeten gedruckten Spulen mit Hilfe eines nachgiebigen Gesenks in bezug auf eine vorgefertigte Markierung der Photomaske zu Scheibenform geschnitten. Hierbei wurden gleichzeitig in der gedruckten Spule 1a Kerben jeweils in Form eines regelmäßigen Dreiecks gebildet für die Aufnahme von zwei Hall- Elementen ebenfalls regelmäßiger Dreiecksform mit einer Kantenlänge von 2,3 mm und einer Dicke von 0,3 mm, so daß die Hall-Elemente an einer solchen Position eingebettet werden konnten, daß der magnetempfindliche Abschnitt von der Mittelachse der Spule 9 mm entfernt war, während beide Hall-Elemente gegeneinander um einen Winkel von 22,5° versetzt waren, gemessen jeweils bei den Mittel­ achsen.

Durch Ausschneiden eines Siliziumstahlblechs von 1 mm Stärke wurde eine Jochplatte 24 hergestellt, und es wurde über der Jochplatte 24 eine Klebe-Verbindungsschicht von 42 µm Dicke gebildet. Hierzu wurde das von der japanischen Firma Nitoh Denko unter der Handelsbezeichnung "Nitofix TK-2532" vertriebene Bindemittel verwendet. Anschließend wurde darauf die erste gedruckte Spule 1b aufgebracht, und anschließend wurde das oben erwähnte Klebe- Verbindungsblatt über die nunmehr montierte Spule aufgebracht. Dann wurde die zweite gedruckte Spule 1a mit einer Winkelversetzung von 22,5° auf der ersten Spule 1b plaziert, wobei die Hall-Elemente in den dreieckförmigen Kerben der gedruckten Spule 1a saßen, wie es oben erläutert wurde. Die so erhaltene geschichtete Struktur wurde bei einer Temperatur von 120°C unter einem Druck von 10 kg/cm² (10 da N/cm²) eine Stunde lang bei Wärme unter Druck gehalten.

Die so hergestellte Schichtstruktur der Spuleneinheit 1 und die Jochplatte 24 wurden mit einem Spalt von 0,5 mm gegenüber einem 1 mm dicken Magneten, der einen Außendurchmesser von 19 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm besaß, angeordnet. Der Magnet bestand aus einem gesinterten Seltene-Erde-Material (Samarium-Kobalt-2-17-Reihe mit einem maximalen Energieprodukt von 20 Mega-Oersted 1,6 · 10⁹ A/m). Der Magnet war senkrecht zu seiner Ebene derart magnetisiert, daß vier Nord- und vier Süd-Pole abwechselten, wobei der Umfang in 45° große Sektoren unterteilt war. Die Spuleneinheit und der Magnet wurden auf einer Welle 25 montiert, wie in Fig. 12A im Querschnitt dargestellt ist. Die so erhaltene Anordnung besaß einen Spalt von 1,1 mm zwischen Magnet und Jochplatte. Unter Verwendung der oben beschriebenen Struktur wurden 10 bürstenlose Motoren zusammengebaut. Die Auswertung der Kennlinien dieser Motoren ergab, daß die Summe der Gegen-EMK-Spannungen bei einer Drehzahl von 2400 UPM im Durchschnitt bei den zehn Motoren 2,09 Volt betrug. Außerdem betrug bei den zehn Motoren durchschnittlich die Differenz der Gegen-EMK-Spannung zwischen den zwei gedruckten Spulen 0,038 Volt.

Im Laufe der Messungen der oben erwähnten Spannungen wurde in die Hall-Elemente ein Strom von 5 mA eingespeist, und es wurde die Spitze-Spitze-Spannung der Ausgangssignale gemessen. Es ergab sich, daß die Ausgangsspannungen der Hall-Elemente im Mittel der zehn Motoren 288 mV bzw. 279 mV betrug.

Außerdem fiel der Winkel zwischen den Mittelachsen der Hall-Elemente, berechnet auf der Grundlage der Phasendifferenz der Ausgangswellenformen, bei sämtlichen zehn Motoren in den Bereich 22,5±0,3°.

Claims (12)

1. Bürstenloser Elektromotor, der

• - einen Permanentmagneten (21) mit mehreren in einer Ebene angeordneten Polen aufweist,
• - denen ein blattförmiger Spulenträger (1; 1a, 1b; 9) mit darauf in Form von Spiral-Leitermustern (3, 3a, 3b) ausgebildeten gedruckten Spulen gegenüberliegt,
• - und mindestens ein Hall-Element (8, 8a, 8b) zum Erfassen eines von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes aufweist, wobei
• - die Dicke des Hall-Elements (8, 8a, 8b) gleich oder kleiner ist als die Dicke des Spulenträgers (1; 1a, 1b; 9), und
• - das Hall-Element (8, 8a, 8b) außerhalb der von den Spiral-Leitermustern (3, 3a, 3b) belegten Fläche in einer Freizone in den Spulenträger (1; 1a, 1b; 9) eingebettet ist;
• wobei das Hall-Element (8, 8a, 8b) in eine in der Freizone des Spulenträgers (1; 1a, 1b; 9) an dessen Außenumfang geformte Kerbe (10) eingepaßt ist.

2. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 1, wobei mehrere Hall-Elemente (8a, 8b) in dem Spulenträger (1a) eingebettet und mit etwa dem gleichen Abstand von der gegenüberliegenden Oberfläche des Permanentmagneten (21) positioniert sind.

3. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektromotor ein rotierender flacher, bürstenloser Gleichstrommotor ist, bei dem
der Permanentmagnet (21) den Rotor bildet, flache, scheibenförmige Gestalt hat und abwechselnd über den Umfang verteilte n Nord-Pole und n Süd-Pole besitzt, wobei er einen Innendurchmesser r₁ und einen Außendurchmesser r₂ aufweist,
der Spulenträger (1; 1a, 1b) eine Reihe von 2 n Spiral- Leitermustern (3) aufweist, die ringförmig entsprechend den n Paaren von Süd- und Nord-Polen angeordnet sind
in dem Spulenträger (1a, 1b) das Hall-Element (8) derart eingebettet ist, daß ein empfindlicher Abschnitt des Elements einen Abstand R von der Magnetmitte aufweist, der der Beziehung r₁×1,2Rr₂×1,1 genügt.

4. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektromotor ein Linearmotor ist, bei dem
der Permanentmagnet (21) - als Läufer oder Stator - senkrecht zur Gleitrichtung des Läufers eine Breite l besitzt,
der Spulenträger (9) mehrere Spiral-Leitermuster (3) enthält, die in Gleichrichtung ausgerichtet sind,
das Hall-Element (8) an einer solchen Stelle eingebettet ist, daß ein auf ein Magnetfeld ansprechender Abschnitt des Hall-Elements von der - in Breitenrichtung gesehenen - Mitte des Permanentmagneten (21) einen Abstand R mit R(l/2)+d besitzt, wobei d der Abstand zwischen dem Permanentmagneten (21) und dem Spulenträger ist.

5. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 3, wobei außer den Spiral-Leitermustern (3) auf dem Spulenträger eine Frequenzsignal-Geberspule (11) mit einem kammförmigen Leitermuster innerhalb eines Bereichs angeordnet ist, der von der Mitte des Magneten einen Abstand R besitzt, wobei R durch die Beziehung (r₁×1,2)R(r₂×1,1) mit r₂<(12/11)×r₁ gegeben ist.

6. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 4, wobei der Spulenträger (9) mit einer ein kammförmiges Leitermuster aufweisenden Frequenzsignal-Geberspule (11) ausgetattet ist, mit deren Hilfe die Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers ermittelt wird.

7. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 3, wobei die Freizone definiert wird durch den Außenumfang des Spulenträgers (1; 1a, 1b) und den Außenumfang eines bestimmten Spiral- Leitermusters (3a), das eine im Vergleich zu den anderen Spiral- Leitermustern (3a) verminderte Größe besitzt.

8. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 7, wobei das Hall-Element (8, 8a, 8b) nicht mehr als 0,6 mm dick ist.

9. Bürstenloser Elektromotor nach Anspruch 7, wobei in der Freizone des Spulenträgers (1; 1a, 1b) entlang dessen Umfang das Leitermuster eine Frequenzsignal-Geberspule (11) zum Ermitteln der Bewegungsgeschwindigkeit des Rotors gedruckt ist.

10. Bürstenloser Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Spulenträger aus einem Stapel von Spulenträgerblättern (1a, 1b) gebildet ist.

11. Verfahren zum Herstellen einer Spuleneinheit für den bürstenlosen Elektromotor nach Anspruch 1, mit den Schritten:

• - Vorbereiten einer Photomaske mit einer Reihe von ähnlichen Spiralmustern,
• - Ausbilden der Spiral-Leitermuster (3a, 3b) auf dem blattförmigen Spulenträger,
• - Zuschneiden des Spulenträgers (1; 1a, 1b; 9), und
• - Einbauen des Hall-Elements (8, 8a, 8b) in den Spulenträger, wobei beim Zuschneiden des Spulenträgers (1; 1a, 1b; 9) an dessen Außenumfang mindestens eine keilförmige Kerbe (10) ausgeschnitten wird, in die das Hall-Element (8, 8a, 8b) eingepaßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Spiral-Leitermuster tragende Spulenträger (1a, 1b) mittels dazwischenliegender Klebe-Verbindungsblätter auf einer Jochplatte (24) gestapelt werden, und die gestapelten Spulenträger (1a, 1b) und die Jochplatte (26) unter Wärme zusammengepreßt werden.