WO2018091242A1 - Elektrische maschine - Google Patents
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- H02K5/145—Fixedly supported brushes or brush holders, e.g. leaf or leaf-mounted brushes
Definitions
- the present invention relates to an electric machine with a
- Electric motor and one of these drivable transmission which is arranged in a transmission housing, wherein the electric motor has an associated motor housing and for power supply via a with a
- Brush holder connected connection plug is electrically conductively connected.
- Such electric motor drives are known from the prior art, which can serve for example for driving seat adjusters, window regulators and / or windscreen wipers in motor vehicles.
- These electric motor drives have an electric motor arranged in a motor housing, which is in operative connection with a transmission arranged in a transmission housing, wherein the motor housing and the gear housing are fastened to each other, for. B. bolted together or riveted.
- the electric motor can be supplied with a motor current required for operation via a plug.
- a brush holder component of an electric motor drive which is arranged axially between the electric motor and a transmission housing.
- the brush holder component radially a plug for the power supply is arranged.
- On the annular base body of the brush holder component are mounted various electronic components, such as sensor components or suppression components, which improve the EMC radiation.
- independent claim has the advantage that, by the arrangement of the suppression element radially outside the motor housing, the suppression element is arranged far away from the brushes, which abut the commutator.
- the suppression element in the connector component, can be connected directly to the conductor strips, which are formed at one end as plug pins and connected at the other end to the brushes.
- These conductor strips can be advantageously formed as a bending dance parts, where the at least one suppressor can be soldered or welded.
- the suppression element can be advantageously produced as a so-called SMD component (surface mounted device) on which short connection wires are formed, which can be contacted electrically with the conductor strips.
- SMD component surface mounted device
- the suppression element preferably has a capacitor which, for example, provides a capacitance of at least 1 ⁇ .
- a capacitor which, for example, provides a capacitance of at least 1 ⁇ .
- the brushes applied to the collector can be particularly well protected against overvoltage.
- a varistor is part of the at least one suppressive element, wherein with respect
- the conductor strips are designed as bending stamped parts, two such conductor strips can be inserted into the contacting component, for example, for two carbon brushes. Depending on the design of the contacting component, these stamped parts can either be inserted only into the plug component or else be overmolded by the plastic material of the plug component.
- the at least one suppression element can be contacted directly to the integrally formed bending stamped parts electrically. For easier accessibility of the welding or soldering electrodes when attaching the connecting wires of the at least one suppressive element are on the bending stamped parts
- Suppressor are electrically contacted.
- the plug component is formed as a part together with the contacting component, because then with the assembly of the contacting component axially on the stator at the same time the connector component radially outside of the pole pot is mechanically fixed.
- the plug component and the contacting component which preferably has a radially extending base plate, extends in the radial direction a web between the contacting component and the plug component.
- the conductor strips extend over their entire length in a single component, which facilitates their assembly significantly.
- the plug pins are arranged in a circumferential plug collar, which extends for example in the axial direction parallel to the rotor shaft of the electric motor.
- the plug component has a receiving space for the at least one interference suppression element, which can be closed with a plug cover.
- the suppression element can be used very low axial, such that the terminal legs of the suppression element extend in the radial direction to the rotor axis.
- the plug cover is preferably produced as a component manufactured separately from the plug component, which closes the electrical contacting of the at least one interference suppression element the receiving space for the suppression element after assembly. Since the receiving space, for example, from an axial
- the receiving space is formed open in the axial direction.
- the separate plug cover can be plugged in the axial direction of the plug component and be reliably attached, for example by means of a clip or locking connection on the connector component.
- the receiving space can also be potted with a plastic compound that reliably holds the suppressor elements in the plug component in position even with strong vibrations.
- the separately formed plug cover can be placed axially after mounting the at least one interfering element in a simple manner to the receiving space.
- the contacting component is clamped axially between the pole housing and the transmission housing, wherein the contacting component in the radially extending base plate has a central opening through which the armature shaft projects from the rotor into the transmission housing.
- the inventive connection of the suppression element is particularly advantageous for electrical machines, in which no additional circuit board for electronic components is needed. Therefore, all the necessary electronic components are arranged directly on the contacting component, wherein the Suppressor is arranged as far away from the rotor shaft in the connector component. By this arrangement, if necessary, no additional EMC shielding is necessary, so that the number of components and the
- the base plate of the contacting component can serve directly for receiving the brushes, which can be designed either as quiver brushes or hammer brushes. Alternatively, the brushes are in a separate
- Brush element arranged, the brushes are then electrically connected to the contacting component.
- On the base plate is optionally a
- the conductor strips extend radially from the base plate of the contacting component via the web into the plug component, and are angled there, so that they extend there as connection pins in the axial direction.
- a partition wall is preferably arranged which extends transversely to the rotor shaft. The angled conductor strips penetrate this partition, so that the contact lugs for the suppression element are arranged in a defined receiving space.
- Reception chamber may have in the circumferential direction (tangential direction) formed openings through which the welding or soldering tongs in
- the plug cover preferably also has a peripheral wall which extends in the axial direction and after its mounting on the plug component covers the tangential openings for the contact tabs.
- FIG. 1 shows an overall view of an electrical machine according to FIG. 1
- FIG. 2 shows a contacting component of the electric machine according to FIG. 1.
- Figure 1 shows an electric machine 10, as for example for adjusting moving parts - preferably windows, sliding roofs or
- Seat components - is used in the motor vehicle. It is in one
- Pole housing 12 a stator 13 is disposed within which a rotor 15 is arranged, the rotor shaft 20 extends axially from the pole housing 12 in an axially adjacent transmission housing 14.
- the drive torque is transmitted from the rotor shaft 20 to a transmission 14 arranged in the gearbox that has an output member 22 which engages in a mechanism not shown, for example, moves parts of a vehicle seat or a window in the motor vehicle.
- a contacting component 16 is arranged between the pole housing 12 and the gear housing 14, that is connected to the brushes 26 for the electrical contacting of a commutator arranged on the rotor shaft 20.
- the brushes 26 may be formed as hammer brushes 27 or quiver brushes 28.
- the contacting component 16 has a plug component 18, which in the radial direction 23 radially outside the pole housing 12 and the
- Transmission housing 14 is arranged.
- the connector component 18 is connected by means of a radial web 30 to the contacting component 16.
- the contacting component 16 has, radially inside the pole housing 12, a base body 32 which has a central recess 34, through which the rotor shaft 20 extends in the axial direction 24.
- connection pins 42 to electrical contacting of the electric machine 10 are arranged.
- the plug collar 40 extends with the connection pins 42 in the axial direction 24, so that the corresponding plug can likewise be pushed into the plug collar 40 in the axial direction 24.
- the base body 32 of the contacting component 16 between two flanges 92, 94 of the pole housing 12 and the gear housing 14 is axially braced, wherein the outer peripheral wall 44 of the body 32 in this embodiment, a portion of the outer wall 45 of the electric Machine 10 forms.
- FIG. 2 shows a contacting component 16, as can be installed, for example, in the electrical machine 10 according to FIG.
- the brushes 26 are formed, for example, as hammer brushes 27, which are fastened with their struts 29 on a - for example, separately manufactured - brush element 17.
- This brush element 17 abuts axially against the contacting component 16, and the brushes 26 are electrically connected to electrical conductor tracks 50 of the contacting component 16 which make electrical contact with the connection pins 42.
- the brush element 17 may also be made in one piece with the contacting component 16, wherein the brushes 26 may also be designed as quiver brushes 28.
- the conductor tracks 50 are formed in the embodiment as stamped and bent parts 51, whose first end 52 is connected to a brush 26, and whose opposite end 53 forms the connection pin 42. In this case, the conductor tracks 50 run radially along the radial web 30 out of the pole housing 12 into the plug component 18.
- an interference suppression element 60 is arranged that is electrically connected to the conductor tracks 50. Since in this embodiment, the complete connector component 18 is arranged radially outside of the pole housing 12, and the suppression element 60 is completely radially outside of the
- the suppression element 60 is designed here as an SMD component (surface mounted device) that directly electrically with the SMD component (surface mounted device) that directly electrically with the SMD component (surface mounted device)
- Conductor tracks 50 connected, preferably soldered or welded.
- Suppressor 60 includes a capacitor 62, which is the electrical machine 10 protects against overvoltages.
- the capacitor 62 has, for example, a capacity of at least 1 ⁇ (> 10 -6 F) to corresponding
- the suppression element 60 has a varistor 64, which is arranged together with the capacitor 62 within a common housing 66.
- the housing 66 is designed, for example, as a ceramic, out of which terminal pins 68 protrude for the electrical contacting of the interference suppression element 60.
- the connection pins 68 are welded or soldered to the conductor track 50.
- axial extensions 70 extending in the axial direction 24 are formed on the strip conductors 50, which can be produced, for example, during the punching process of the strip conductors 50 in one process step.
- the printed conductors 50 extend from them as connection pins 42
- Plug collar 40 Within the plug collar 40, an intermediate wall 72 is formed through which the conductor tracks 50 are guided into a receiving space 74 for the suppression element 60. This intermediate wall 72 thus separates the connecting pins 42 from the receiving space 74. Within the receiving space 74, the conductor tracks 50 are angled in the radial direction 23 and extend along the radial web 30 to the main body 32, where they are contacted with the brushes 26. In the exemplary embodiment, the receiving space 74 can be closed with a detachable plug cover 76, which completely closes the receiving space 74 after the final assembly of the suppression element 60.
- the receiving space 74 has a circumferential wall 80, which is approximately formed as an axial extension of the plug collar 40 via the intermediate wall 72 addition.
- connection pins 68 can press against the interconnects 50.
- the axial extensions 70 of the conductor track 50 are axially over the intermediate wall 72, the bottom of the
- Receiving space 74 forms, so that the connecting pins 68 can be connected directly to the axial extensions 70.
- the plug cover 76 is fixed, for example, by means of a latching connection 84 on the plug component 18.
- 80 locking elements 85 are formed, for example, on the peripheral wall, which cooperate with counter-latching elements 86 of the plug cover 76.
- the receiving space 74 also be poured out to protect the suppression element 60 and its electrical connection to the conductor 50 reliably.
- the suppression element 60, or its housing 66 has seen in the axial direction 24 a
- connection pins 68 extend in the radial direction 23 to the radial web 30 back.
- the peripheral wall 80 of the receiving space 74 is
- the suppression element 60 Corresponding to the floor plan of the suppression element 60 also square or rectangular formed. Apart from the suppression element 60, no further electronic components 88 are arranged inside the plug component 18, but instead they are arranged on the base body 32 of the contacting component 16 radially inside the pole housing 12. In the exemplary embodiment, the electric machine 10 has no electronic board, but the
- the plug cover 76 can also be released or closed after the axial connection of the gear housing 14 to the pole housing 12 with the plug component 18.
- the suppression element 60 can also be mounted at the end after the finished assembly of the electric motor with the transmission housing 14.
- the suppression element 60 can be equipped with the suppression element 60 before the installation of the contacting component 16 into the pole housing 12. It can also be dispensed with a detachable plug cover 76 and the suppression element 60, for example, in the connector component 18 are encapsulated.
- an electromagnetic shield (EMC) can additionally be realized, which prevents the acting as an antenna traces 50 and / or the connection pins 42 disturbing
- the plug cover 76 may also be integrally formed with an electrically conductive EMC shield which extends radially into the pole housing 12 inside.
- an electrically conductive EMC shield which extends radially into the pole housing 12 inside.
- such a plug cover 76 can be electrically connected to the pole housing 12 and / or a bearing of the rotor shaft 20 via the EMC shield. This can be done by the
- Commutation generated electromagnetic interference in a cage closed with the pole housing 12 are shielded.
- the concrete shape shown in the figures of the pole housing 12, the gear housing 14 and the contacting component 16 can be adapted to the corresponding application of the electric machine 10.
- the base body 32 can accommodate different electronic components 88 depending on the requirement.
- the configuration of the conductor track 50 can be varied and, for example, encapsulated with the contacting component 16 or clipped into it.
- the spatial removal of the suppression element 60 of the brush 26 can be dispensed with depending on the application to any additional E MV shield or, for example, the plug cover 76 may be provided with a metallic shield.
- the plug collar 40 may extend with the connection pins 42 in the radial direction 23 or tangential 25 to the rotor shaft 20.
- the plug component 18 with the suppression element 60 is always arranged in each case radially outside the pole housing 12, and preferably also radially outside the gear housing 14, despite the integral design with the contacting component 16.
- the connector component 18 may also be manufactured separately and subsequently connected to the contacting component 16, in particular inserted in the latter.
- the suppression element 60 is preferably formed as a combination element with the capacitor 62 and the varistor 64.
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Abstract
Elektrische Maschine (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem auf einer Rotorwelle (20) angeordneten Kommutator (55), der mittels elektrischer Bürsten (26) mit einer Stromquelle elektrisch leitend verbindbar ist, wobei die Bürsten (26) elektrisch mit einem Kontaktierungs-Bauteil (16) verbunden sind, das an einem axialen Ende eines einen Stator (13) aufnehmenden Polgehäuses (12) angeordnet ist, wobei am Kontaktierungs-Bauteil (16) ein Stecker-Bauteil (18) mit Anschluss-Pins (42) für die Bürsten (26) angeordnet ist, wobei im Stecker-Bauteil (18) mindestens ein elektronisches Entstörelement (60) angeordnet ist, das radial außerhalb des Polgehäuses (12) liegt.
Description
Beschreibung Titel
Elektrische Maschine Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem
Elektromotor und einem von diesem antreibbaren Getriebe, das in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, wobei der Elektromotor ein zugeordnetes Motorgehäuse aufweist und zur Stromversorgung über einen mit einem
Bürstenträger verbundenen Anschluss-Stecker elektrisch leitend verbindbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Elektromotor-Antriebe bekannt, die beispielsweise zum Antrieb von Sitzverstellern, Fensterhebern und/oder Scheibenwischern in Kraftfahrzeugen dienen können. Diese Elektromotor- Antriebe haben einen in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor, der in Wirkverbindung mit einem in einem Getriebegehäuse angeordneten Getriebe steht, wobei das Motorgehäuse und das Getriebegehäuse aneinander befestigt sind, z. B. miteinander verschraubt oder vernietet sind. Dem Elektromotor ist über einen Stecker ein zum Betrieb erforderlicher Motorstrom zuführbar.
Mit der DE102010062727 A1 ist ein Bürstenhalter-Bauteil eines Elektromotor- Antriebs bekannt geworden, das axial zwischen dem Elektromotor und einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Am Bürstenhalter-Bauteil ist radial ein Stecker für die Stromversorgung angeordnet. Auf dem ringförmigen Grundkörper des Bürstenhalter-Bauteils sind verschiedene Elektronikkomponenten befestigt, wie Sensorbauteile oder Entstörbauteile, die die EMV-Abstrahlung verbessern. Ein solches Bürstenhalter-Bauteil baut zwar mit allen darauf angeordneten
Elektronikkomponenten kompakt, jedoch ist für bestimmte Anwendungen die EMV-Verträglichkeit nicht ausreichend.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung des Entstörelements radial außerhalb des Motorgehäuses das Entstörelement weit weg von den Bürsten angeordnet ist, die am Kommutator anliegen. Durch die Befestigung des Entstörelements innerhalb des Stecker- Bauteils, das mit dem Kontaktierungs-Bauteil verbunden ist, kann das
Entstörelement mit kurzen Verbindungsleitungen an sowieso benötigten
Leiterelementen angeschlossen werden. Dadurch kann die Entstör-Wirkung wesentlich verbessert werden, ohne dass der Montageaufwand und
Bauraumbedarf beim Befestigen des Entstörelements steigt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Bei der Anordnung des Entstörelements im Stecker- Bauteil kann das Entstörelement direkt mit den Leiterstreifen verbunden werden, die an einem Ende als Stecker-Pins ausgebildet sind und am anderen Ende mit den Bürsten verbunden sind. Diese Leiterstreifen können vorteilhaft als Biegestanzteile ausgebildet werden, an denen das mindestens eine Entstörelement angelötet oder angeschweißt werden kann.
Dabei kann das Entstörelement vorteilhaft als sogenanntes SMD-Bauteil (Surface Mounted Device) hergestellt werden, an dem kurze Anschlussdrähte angeformt sind, die elektrisch mit den Leiterstreifen kontaktiert werden können.
Das Entstörelement weist bevorzugt einen Kondensator auf, der beispielsweise eine Kapazität von mindestens 1 μΡ zur Verfügung stellt. Durch solch einen Kondensator können die am Kollektor anliegenden Bürsten besonders gut vor einer Überspannung bewahrt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auch ein Varistor Bestandteil des mindestens einen Entstörelements, wobei bezüglich der
Optimierung des Bauraums und des Montageprozesses der Varistor zusammen mit dem Kondensator von einem gemeinsamen Gehäuseelement umschlossen wird.
Sind die Leiterstreifen als Biegestanzteile ausgebildet, können beispielsweise für zwei Kohlebürsten zwei solcher Leiterstreifen in das Kontaktierungs-Bauteil eingesetzt werden. Je nach Ausführung des Kontaktierungs-Bauteils können diese Stanzteile entweder nur in das Stecker-Bauteil eingesteckt werden, oder aber vom Kunststoffmaterial des Stecker-Bauteils umspritzt werden. Somit kann das mindestens eine Entstörelement unmittelbar an die einstückig ausgebildeten Biegestanzteile elektrisch kontaktiert werden. Zur leichteren Zugänglichkeit der Schweiß- oder Lötelektroden beim Befestigen der Anschlussdrähte des mindestens einen Entstörelements sind an den Biegestanzteilen
gegenüberliegend zu den Enden der Stecker-Pins axiale Kontaktlaschen mit ausgestanzt, an denen die Anschlussdrähte des mindestens einen
Entstörelements elektrisch kontaktiert sind.
Für die Montage der elektrischen Maschine ist es von Vorteil, wenn das Stecker- Bauteil als ein Teil zusammen mit dem Kontaktierungs-Bauteil ausgebildet ist, weil dann mit der Montage des Kontaktierungs-Bauteils axial auf den Stator gleichzeitig das Stecker-Bauteil radial außerhalb des Poltopfes mechanisch fest angeordnet ist. Dabei erstreckt sich zwischen dem Stecker-Bauteil und dem Kontaktierungs-Bauteil, das bevorzugt eine sich radial erstreckende Grundplatte aufweist, in Radialrichtung ein Steg zwischen dem Kontaktierungs-Bauteil und dem Stecker-Bauteil. Dabei erstrecken sich die Leiterstreifen über ihre gesamte Länge in einem einzigen Bauteil, was deren Montage wesentlich erleichtert.
Die Stecker-Pins sind in einem umlaufenden Steckerkragen angeordnet, der sich beispielsweise in Axialrichtung parallel zur Rotorwelle des Elektromotors erstreckt. Gegenüberliegend zu den freien Enden der Anschluss-Pins weist das Stecker-Bauteil einen Aufnahmeraum für das mindestens eine Entstörelement auf, der mit einem Stecker-Deckel verschließbar ist.
In den Aufnahmeraum kann das Entstörelement sehr günstig axial eingesetzt werden, derart, dass sich die Anschluss-Beinchen des Entstörelements in Radialrichtung zur Rotorachse hin erstrecken. Dabei liegen die
Anschlussbeinchen an den axialen Kontaktlaschen der Leiterbahnen an und können so mit Schweiß- oder Lötzangen elektrisch kontaktiert werden, die die Anschluss-Beinchen beispielsweise in Umfangsrichtung gegen die
Kontaktlaschen pressen.
Der Stecker-Deckel ist bevorzugt als von dem Stecker-Bauteil separat gefertigtes Bauteil hergestellt, der nach der Montage die elektrische Kontaktierung des mindestens einen Entstörelements den Aufnahmeraum für das Entstörelement verschließt. Da der Aufnahmeraum beispielsweise von einer axialen
Verlängerungswand des Steckerkragens gebildet wird, ist der Aufnahmeraum in Axialrichtung hin offen ausgebildet. Dabei kann der separate Stecker-Deckel in Axialrichtung auf das Stecker-Bauteil aufgesteckt werden und beispielsweise mittels einer Clips- oder Rastverbindung zuverlässig am Stecker-Bauteil befestigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Aufnahmeraum auch mit einer Kunststoffmasse vergossen werden, die die Entstörelemente im Stecker-Bauteil zuverlässig auch bei starken Erschütterungen in Position hält.
Liegt das Stecker-Bauteil zusammen mit dem Stecker-Deckel radial außerhalb des Polgehäuses und insbesondere des sich axial anschließenden
Getriebegehäuses, kann der separat ausgebildete Stecker-Deckel nach der Montage des mindestens einen Störelements auf einfache Weise axial auf den Aufnahmeraum aufgesetzt werden.
Bei solch einer Ausführung ist das Kontaktierungs-Bauteil axial zwischen dem Polgehäuse und dem Getriebegehäuse verspannt, wobei das Kontaktierungs- Bauteil in der sich radial erstreckenden Grundplatte einen zentralen Durchbruch aufweist, durch den die Ankerwelle vom Rotor in das Getriebegehäuse hineinragt.
Die erfindungsgemäße Anbindung des Entstörelements ist besonders vorteilhaft für elektrische Maschinen, bei denen keine zusätzliche Leiterplatte für elektronische Bauteile benötigt wird. Daher sind alle notwendigen elektronischen Komponenten direkt auf dem Kontaktierungs-Bauteil angeordnet, wobei das
Entstörelement möglichst weit entfernt von der Rotorwelle im Stecker-Bauteil angeordnet ist. Durch diese Anordnung ist gegebenenfalls keine zusätzliche EMV-Abschirmung notwendig, so dass die Anzahl der Bauteile und der
Montageschritte reduziert wird.
Die Grundplatte des Kontaktierungs-Bauteils kann unmittelbar zur Aufnahme der Bürsten dienen, die entweder als Köcherbürsten oder Hammerbürsten ausgebildet sein können. Alternativ sind die Bürsten in einem separaten
Bürstenelement angeordnet, dessen Bürsten dann elektrisch mit dem Kontaktier- Bauteil verbunden sind. Auf der Grundplatte ist gegebenenfalls ein
Sensorelement zur Drehlageerfassung der Rotorwelle angeordnet. Ebenso werden die Leiterstreifen, die die Kohlebürsten kontaktieren, auf dem
Grundkörper des Kontaktierungs-Bauteils fixiert. Dies geschieht beispielsweise mittels einer Rastverbindung oder mittels Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial des Kontaktierungs-Bauteils.
Die Leiterstreifen erstrecken sich radial von der Grundplatte des Kontaktierungs- Bauteils über den Steg in das Stecker-Bauteil hinein, und sind dort abgewinkelt, so dass sie sich dort als Anschluss-Pins in Axialrichtung erstrecken. Zwischen dem Steckerkragen für die Anschluss-Pins und dem Aufnahmeraum für das mindestens eine Entstörelement ist bevorzugt eine Trennwand angeordnet, die sich quer zur Rotorwelle erstreckt. Die abgewinkelten Leiterstreifen durchdringen diese Trennwand, so dass die Kontaktlaschen für das Entstörelement in einem abgegrenzten Aufnahmeraum angeordnet sind. Die Umfangswand des
Aufnahmeraums kann in Umfangsrichtung (Tangentialrichtung) ausgebildete Durchbrüche aufweisen, durch die die Schweiß- bzw. Lötzangen in
Tangentialrichtung hindurch die Kontaktlaschen kontaktieren können. Bei dieser Ausführung weist der Stecker-Deckel bevorzugt ebenfalls eine Umfangswand auf, die sich in Axialrichtung erstreckt und nach dessen Montage auf das Stecker- Bauteil die tangentialen Durchbrüche für die Kontaktlaschen abdeckt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht einer elektrischen Maschine gemäß einer
Ausführungsform, und
Fig. 2 ein Kontaktierungs-Bauteil der elektrischen Maschine gemäß Fig. 1 .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 10, wie sie beispielsweise zum Verstellen beweglicher Teile - vorzugsweise Fensterscheiben, Schiebedächer oder
Sitzkomponenten - im Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Dabei ist in einem
Polgehäuse 12 ein Stator 13 angeordnet, innerhalb dem ein Rotor 15 angeordnet ist, dessen Rotorwelle 20 sich axial vom Polgehäuse 12 in ein axial sich anschließendes Getriebegehäuse 14 erstreckt. Dabei wird das Antriebsmoment von der Rotorwelle 20 auf ein im Getriebegehäuse 14 angeordnetes Getriebe übertragen, dass ein Abtriebselement 22 aufweist, das in eine nichtdargestellte Mechanik eingreift, die beispielsweise Teile eines Fahrzeugsitzes oder eine Fensterscheibe im Kraftfahrzeug bewegt. In Axialrichtung 24 ist zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 14 ein Kontaktierungs-Bauteil 16 angeordnet, dass mit den Bürsten 26 zur elektrischen Kontaktierung eines auf der Rotorwelle 20 angeordneten Kommutators verbunden ist.
Dabei können die Bürsten 26 als Hammerbürsten 27 oder Köcher-Bürsten 28 ausgebildet sein. Das Kontaktierungs-Bauteil 16 weist ein Stecker-Bauteil 18 auf, das in Radialrichtung 23 radial ausserhalb des Polgehäuses 12 und des
Getriebegehäuses 14 angeordnet ist. Dabei ist das Stecker-Bauteil 18 mittels eines radialen Steges 30 an das Kontaktierungs-Bauteil 16 angebunden. Das Kontaktierungs-Bauteil 16 weist radial innerhalb des Polgehäuses 12 einen Grundkörper 32 auf, der eine zentrale Aussparung 34 aufweist, durch die hindurch in Axialrichtung 24 sich die Rotorwelle 20 erstreckt. Das Stecker-Bauteil
18 weist einen Steckerkragen 40 auf, innerhalb dessen die Anschluss-Pins 42 zur
elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine 10 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erstreckt sich der Steckerkragen 40 mit den Anschluss-Pins 42 in Axialrichtung 24, so dass der korrespondierende Stecker in ebenfalls in Axialrichtung 24 in den Steckerkragen 40 einschiebbar ist. Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Grundkörper 32 des Kontaktierungs-Bauteils 16 zwischen zwei Flanschen 92, 94des Polgehäuses 12 und des Getriebegehäuses 14 axial verspannt ist, wobei die äußere Umfangswand 44 des Grundkörpers 32 in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig einen Teil der Aussenwand 45 der elektrischen Maschine 10 bildet. Beispielsweise wird das Getriebe-Gehäuse 14 mit dem Polgehäuse 12 mittels Schrauben 48 oder anderen
Verbindungselementen verbunden, wodurch das Kontaktierungs-Bauteil 16 zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 16 fest verspannt und fixiert ist.
In Figur 2 ist ein Kontaktierungs-Bauteil 16 dargestellt, wie es beispielsweise in der elektrischen Maschine 10 gemäß Figur 1 verbaut werden kann. Hier sind die Bürsten 26 beispielsweise als Hammerbürsten 27 ausgebildet, die mit ihren Federbeinen 29 an einem - beispielsweise separat gefertigten - Bürstenelement 17 befestigt sind. Dieses Bürstenelement 17 liegt axial am Kontaktierungs-Bauteil 16 an und die Bürsten 26 sind elektrisch mit elektrischen Leiterbahnen 50 des Kontaktierungs-Bauteils 16 verbunden, die den elektrischen Kontakt zu den Anschluss-Pins 42 herstellen. Alternativ kann das Bürstenelement 17 auch einstückig mit dem Kontaktierungs-Bauteil 16 gefertigt sein, wobei die Bürsten 26 auch als Köcherbürsten 28 ausgebildet sein können. Die Leiterbahnen 50 sind im Ausführungsbeispiel als Stanzbiegeteile 51 ausgebildet, deren erstes Ende 52 mit einer Bürste 26 verbunden ist, und deren gegenüberliegendes Ende 53 den Anschluss-Pin 42 bildet. Dabei verlaufen die Leiterbahnen 50 entlang des radialen Stegs 30 radial aus dem Polgehäuse 12 hinaus in das Stecker-Bauteil 18. Im Stecker-Bauteil 18 ist ein Entstörelement 60 angeordnet, dass elektrisch mit den Leiterbahnen 50 verbunden ist. Da in diesem Ausführungsbeispiel das komplette Stecker-Bauteil 18 radial ausserhalb des Polgehäuses 12 angeordnet ist, ist auch das Entstörelement 60 vollständig radial ausserhalb des
Polgehäuses 12 angeordnet. Das Entstörelement 60 ist hier als SMD-Bauteil (Surface Mounted Device) ausgebildet, dass direkt elektrisch mit den
Leiterbahnen 50 verbunden, bevorzugt verlötet oder verschweißt ist. Das
Entstörelement 60 enthält einen Kondensator 62, der die elektrische Maschine
10 vor Uberspannungen schützt. Der Kondensator 62 weist beispielsweise eine Kapazität von mindestens 1 μΡ (>10-6 F) auf, um entsprechende
Spannungsspitzen abzufangen. Zusätzlich weist das Entstörelement 60 einen Varistor 64 auf, der gemeinsam mit dem Kondensator 62 innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 66 angeordnet ist. Das Gehäuse 66 ist beispielsweise als Keramik ausgebildet, aus der heraus Anschlussbeinchen 68 für die elektrische Kontaktierung des Entstörelements 60 ragen. Für die elektrische Kontaktierung des Entstörelements 60 sind die Anschlussbeinchen 68 an die Leiterbahn 50 angeschweißt oder angelötet. Zur leichteren Montage sind an den Leiterbahnen 50 sich in Axialrichtung 24 erstreckende axialen Fortsätze 70 ausgebildet, die beispielsweise beim Stanzprozess der Leiterbahnen 50 in einem Prozessschritt hergestellt werden können. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Leiterbahnen 50 ausgehend von deren als Anschluss-Pins 42
ausgebildeten zweiten Enden 53 in Axialrichtung 24 innerhalb des
Steckerkragens 40. Innerhalb des Steckerkragens 40 ist eine Zwischenwand 72 ausgebildet, durch die hindurch die Leiterbahnen 50 in einen Aufnahmeraum 74 für das Entstörelement 60 geführt sind. Diese Zwischenwand 72 trennt somit die Anschluss-Pins 42 vom Aufnahmeraum 74. Innerhalb des Aufnahmeraums 74 sind die Leiterbahnen 50 in Radialrichtung 23 abgewinkelt und verlaufen entlang des radialen Stegs 30 zum Grundkörper 32, wo sie mit den Bürsten 26 kontaktiert sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeraum 74 mit einem lösbaren Stecker-Deckel 76 verschließbar, der nach fertiger Montage des Entstörelements 60 den Aufnahmeraum 74 vollständig verschließt. Der Aufnahmeraum 74 weist eine umlaufende Wand 80 auf, die näherungsweise als axiale Verlängerung des Steckerkragens 40 über die Zwischenwand 72 hinaus ausgebildet ist. In der umlaufenden Wand 80 sind Durchbrüche 81 ausgespart, durch die hindurch nicht dargestellte Schweiß- oder Lötzangen die Anschlussbeinchen 68 gegen die Leiterbahnen 50 pressen können. Bevorzugt stehen die axialen Fortsätze 70 der Leiterbahn 50 axial über die Zwischenwand 72, die den Boden des
Aufnahmeraums 74 bildet, über, so dass die Anschlussbeinchen 68 direkt mit den axialen Fortsätzen 70 verbunden werden können. Nach dem elektrischen Verbinden des Entstörelements 60 mit den Leiterbahnen 50 wird der Stecker- Deckel 76 beispielsweise mittels einer Rastverbindung 84 auf dem Stecker- Bauteil 18 fixiert. Hierzu sind beispielsweise an der umlaufenden Wand 80 Rastelemente 85 ausgebildet, die mit Gegenrastelementen 86 des Stecker- Deckels 76 zusammenwirken. Optional kann der Aufnahmeraum 74 auch
ausgegossen werden, um das Entstörelement 60 und dessen elektrische Verbindung zur Leiterbahn 50 zuverlässig zu schützen. Das Entstörelement 60, bzw. dessen Gehäuse 66 weist in Axialrichtung 24 gesehen einen
näherungsweise viereckigen oder rechteckigen Grundriss auf, von dem aus sich die Anschlussbeinchen 68 in Radialrichtung 23 zum radialen Steg 30 hin erstrecken. Die umlaufende Wand 80 des Aufnahmeraums 74 ist
korrespondierend zum Grundriss des Entstörelements 60 ebenfalls viereckig bzw. rechteckig ausgebildet. Außer dem Entstörelement 60 sind innerhalb des Stecker-Bauteils 18 keine weiteren elektronischen Bauelemente 88 angeordnet, sondern diese sind auf dem Grundkörper 32 des Kontaktierungs-Bauteils 16 radial innerhalb des Polgehäuses 12 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 10 keine Elektronikplatine auf, sondern die
elektronischen Bauelemente 88 sind unmittelbar am Grundkörper 32 des Kontaktierungs-Bauteils 16. befestigt
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist der Stecker-Deckel 76 auch nach dem axialen Verbinden des Getriebegehäuses 14 mit dem Polgehäuse 12 mit dem Stecker-Bauteil 18 lös- oder schließbar. Dadurch kann das Entstörelement 60 auch noch am Schluss nach der fertigen Zusammenbau des Elektromotors mit dem Getriebegehäuse 14 montiert werden. Alternativ kann das Entstörelement 60 auch vor dem Einbau des Kontaktierungs-Bauteils 16 in das Polgehäuse 12 mit dem Entstörelement 60 bestückt werden. Dabei kann auch auf einen lösbaren Stecker-Deckel 76 verzichtet werden und das Entstörelement 60 beispielsweise im Stecker-Bauteil 18 umspritzt werden. Durch eine metallische Ausbildung des Stecker-Deckels 76 kann zusätzlich eine elektromagnetische Abschirmung (EMV) realisiert werden, die verhindert, dass die als Antenne wirkenden Leiterbahnen 50 und /oder die Anschluss-Pins 42 störende
Abstrahlung erzeugen. Dabei kann insbesondere der Stecker-Deckel 76 auch einstückig mit einem elektrisch leitenden EMV-Schirm ausgebildet sein, der sich radial in das Polgehäuse 12 hinein erstreckt. Dabei kann ein solcher Stecker- Deckel 76 über das EMV-Schild elektrisch mit dem Polgehäuse 12 und/oder einem Lager der Rotorwelle 20 verbunden sein. Damit können von der
Kommutierung erzeugte elektromagnetische Störungen in einem mit dem Polgehäuse 12 geschlossenen Käfig abgeschirmt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellte konkrete Form des Polgehäuses 12, des Getriebegehäuses 14 und des Kontaktierungs-Bauteils 16 an die entsprechende Anwendung der elektrischen Maschine 10 angepasst werden kann. So kann beispielsweise der Grundkörper 32 je nach Anforderung unterschiedliche elektronische Komponenten 88 aufnehmen. Ebenfalls kann die Ausgestaltung der Leiterbahn 50 variiert werden und beispielsweise mit dem Kontaktierungs-Bauteil 16 umspritzt werden oder in dieses eingeclipst werden. Durch die räumliche Entfernung des Entstörelements 60 von den Bürsten 26 kann je nach Anwendung auf jegliche zusätzliche E MV-Abschirmung verzichtet werden oder beispielsweise der Stecker-Deckel 76 mit einer metallischen Abschirmung versehen sein. In einer alternativen nicht dargestellten Ausführung kann sich der Steckerkragen 40 mit den Anschlusspins 42 auch in Radialrichtung 23 oder Tangentialrichtung 25 zur Rotorwelle 20 erstrecken. Dabei ist das Stecker-Bauteil 18 mit dem Entstörelement 60 trotz einstückiger Ausbildung mit dem Kontaktierungs-Bauteil 16 immer jeweils radial ausserhalb des Polgehäuses 12 und bevorzugt auch radial ausserhalb des Getriebegehäuses 14 angeordnet. Alternativ kann das Stecker-Bauteil 18 auch separat gefertigt sein und nachträglich mit dem Kontaktier-Bauteil 16 verbunden, insbesondere in letzteres eingesteckt werden. Das Entstörelement 60 ist bevorzugt als Kombi-Element mit dem Kondensator 62 und dem Varistor 64 ausgebildet.
Claims
Ansprüche
1 . Elektrische Maschine (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem auf einer Rotorwelle (20) angeordneten
Kommutator (55), der mittels elektrischer Bürsten (26) mit einer Stromquelle elektrisch leitend verbindbar ist, wobei die Bürsten (26) elektrisch mit einem Kontaktierungs-Bauteil (16) verbunden sind, das an einem axialen Ende eines einen Stator (13) aufnehmenden Polgehäuses (12) angeordnet ist, wobei am Kontaktierungs-Bauteil (16) ein Stecker-Bauteil (18) mit Anschluss- Pins (42) für die Bürsten (26) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Stecker-Bauteil (18) mindestens ein elektronisches Entstörelement (60) angeordnet ist, das radial außerhalb des Polgehäuses (12) liegt.
2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschluss-Pins (42) mittels Leiterbahnen (50) elektrisch mit den Bürsten (26) verbunden sind, und das mindestens eine Entstörelement (60) elektrisch mit den Leiterbahnen (50) kontaktiert ist - wobei insbesondere das mindestens eine Entstörelement (60) als SMD- Bauteil ausgebildet ist, dessen Anschluss-Beinchen (68) mit den Leiterbahnen (50) angelötet oder angeschweißt sind.
3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das mindestens eine Entstörelement (60) als ein Kondensator (62) zum Schutz vor einer Überspannung ausgebildet ist, der mindestens eine Kapazität von 1 μΡ aufweist, wobei insbesondere das mindestens eine Entstörelement (60) zusätzlich zum Kondensator (62) einen Varistor (64) aufweist, die beide in einem gemeinsamen Gehäuseelement (66) angeordnet sind.
4. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (50) als Stanzbiegeteile (51 ) ausgebildet sind, die in das Kontaktierungs-Bauteil (16) eingesteckt oder mit diesem umspritzt sind, wobei insbesondere zur Kontaktierung des mindestens einen Entstörelements (60) an den Leiterbahnen (50) axial abstehende Kontaktlaschen (70) angeformt sind.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungs-Bauteil (16) mittels eines radialen Stegs (30) mit dem Stecker-Bauteil (18) verbunden ist, und insbesondere einstückig mit diesem als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stecker-Bauteil (18) einen Steckerkragen (40) aufweist, in dem die Anschluss-Pins (42) angeordnet sind, und einen - vorzugsweise lösbaren - Stecker-Deckel (76) aufweist, der einen
Aufnahmeraum (74) für das mindestens eine Entstörelement (60) im
Stecker-Bauteil (18) verschließt.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anschluss-Pins (42) in Axialrichtung (24) der Rotorwelle (20) erstrecken und der Stecker-Deckel (76) axial gegenüberliegend zu den Anschluss-Pins (42) angeordnet ist und den axial offenen Aufnahmeraum (74) abdeckt.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine umlaufende Wand (80) des
Aufnahmeraums (74) durch eine axiale Verlängerung des Steckerkragens (40) ausgebildet ist, und der Stecker-Deckel (76) mittels einer Clips-oder Rastverbindung (84) mit der umlaufenden Wand (80) verbindbar ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker-Deckel (76) zur
elektromagnetischen Abschirmung eine Metallschicht aufweist, und sich insbesondere als EMV-Schutzschild radial innerhalb des Polgehäuses erstreckt und elektrisch mit diesem verbunden ist.
0. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stecker-Bauteil (18) mit dem Stecker- Deckel (76) radial vollständig außerhalb des Polgehäuses (12) angeordnet ist.
1 1 . Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungs-Bauteil (16) axial zwischen dem Polgehäuse (12) und einem Getriebegehäuse (14) angeordnet ist, in das die Rotorwelle (20) des Rotors (15) zur
Drehmomentübertragung axial hineinragt.
12. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außer dem mindestens einen Entstörelement (60) sämtliche Elektronikbauteile (88) der elektrischen Maschine (10) unmittelbar auf dem Kontaktierungs-Bauteil (16) angeordnet sind und die elektrische Maschine (10) keine Elektronikplatine aufweist.
13. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungs-Bauteil (16) einen sich radial erstreckenden Grundkörper (32) mit einer Durchgangsöffnung (34) in
Axialrichtung (24) aufweist, durch die die Rotorwelle (20) hindurchgreift, und die äußere umlaufende Wand (44) des Grundkörpers (32) eine Außenwand (45) der elektrischen Maschine (10) bildet. 14. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürsten (26) als Hammerbürsten (27) ausgebildet sind, die bevorzugt mittels Federarmen (29) an einem
Kontaktierungs-Bauteil (16) separat hergestellten Bürstenelement (17) befestigt sind, das zumindest elektrisch mit dem Kontaktierungs-Bauteil (16) verbunden ist.
15. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschluss-Pins (42) durch eine
Zwischenwand (72) hindurchgeführt sind, die den Steckerkragen (40) vom Aufnahmeraum (74) trennt, wobei die Anschluss-Pins (42) einteilig mit den
Leiterbahnen (50) ausgebildet sind, die im Aufnahmeraum (74) in
Radialrichtung (23) verlaufen und in den Steckerkragen (40) hinein axial abgewinkelt ausgebildet sind, wobei insbesondere die axialen
Kontaktlaschen (70) im Aufnahmeraum (74) axial über die darin radial verlaufenden Leiterbahnen (50) hinausragen.
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