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Diese
Erfindung betrifft ein Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor mit einer Überstromschutzeinrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses.
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Insbesondere
findet die Erfindung bei einem Elektromotor Anwendung, der zum Antrieb
einer Fahrzeugeinrichtung, beispielsweise einer Fahrzeugfenster-Stelleinrichtung,
eines Sonnendachs oder einer Sitz-Betriebsbetätigungseinrichtung, bestimmt ist.
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Ein
Kommutator umfasst üblicherweise
einen Ring mit einer Reihe leitfähiger
Segmente um seinen Umfang herum, wobei der Kommutatorring so gestaltet
ist, dass er mit einer Rotorwelle zusammenzubauen ist. Ein Elektromotor
umfasst im Allgemeinen einen Statorrahmen und einen drehbar im Stator angebrachten
Rotor. Der Motor umfasst auch mit der Rotorwelle zusammengebaute
Wicklungen, wobei jede Wicklung an zwei einander diametral gegenüber liegenden
Segmenten des Kommutators elektrisch angeschlossen ist.
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Der
Kommutator ist im Allgemeinen zusammen mit dem Stator in einem Kommutatorgehäuse eingebaut.
Ein solches Gehäuse
weist einen Träger mit
einer zentralen Öffnung
auf, die zur Aufnahme des Kommutators bestimmt ist und es gestattet,
die Rotorwelle durch den Gehäuseträger hindurch
zu führen.
Der Träger
ist aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt.
Das Kommutatorgehäuse
weist auch mindestens ein Paar Bürstenhalter
auf, die dem Kommutator diametral gegenüber liegen und zur Aufnahme
von Bürsten
bestimmt sind, um einen Kontakt mit den Segmenten des Kommutators
während
dessen Umlaufs zusammen mit der Rotorwelle herzustellen. Die Bürsten sind
an eine elektrische Stromzuführung
elektrisch angeschlossen.
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Im
Allgemeinen ist einer der Bürstenhalter über eine
Verbindungsschiene mit einem Stift eines Stromzuführungsverbinders
direkt verbunden, während
mindestens ein weiterer Bürstenhalter
mit einem weiteren Stift des Stromzuführungsverbinders über eine Überstromschutzeinrichtung
verbunden ist.
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Eine
solche Überstromschutzeinrichtung dient
dazu, die Kommutatorbürsten
gegen eine mögliche Überhitzung
infolge beispielsweise eines Überstroms
oder extremer Wetterbedingungen zu schützen.
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Eine
solche Überstromschutzeinrichtung kann
Wärme abgebende
Transistoren, eine leitende chemische Verbindung oder eine gestapelte
Struktur umfassen. Beispielsweise kann eine Wärmeschutzvorrichtung hergestellt
werden, die von einer chemischen Verbindung Gebrauch macht, die
extrudiert und zwischen zwei Nickelblechen angeordnet wird, die
dann zugeschnitten werden. Eisen/Kupfer-Elektroden werden den zugeschnittenen
Blechen hinzugefügt,
um die Übertragungszeit
der Überstromschutzeinrichtung
auf einen gewünschten
Wert einzustellen.
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Die Überstromschutzeinrichtung
ist im Allgemeinen am Kommutatorgehäuse durch Einlöten in eine
leitfähige
Leitung oder Schiene angebracht. In der leitfähigen Schiene ist eine Unterbrechung
vorgesehen, und an jedem Ende der Unterbrechung in der Schiene sind
Fahnen angelötet.
Diese Fahnen an der Unterbrechung in der Schiene werden im Allgemeinen
durch den Lieferanten des Kommutatorgehäuses installiert. Das Kommutatorgehäuse kann
direkt an einer gedruckten Leiterplatte angeordnet sein, die mit
Bürstenhaltern
und Fahnen ausgestattet ist, um die Überstromschutzeinrichtung aufzunehmen.
Die Überstromschutzeinrichtung
wird dann mit diesen Fahnen verlötet,
um in der leitfähigen
Schiene ein in Reihe geschaltetes Bauteil zu bilden, das einen der Bürstenhalter
mit einem der Stromzuführungsstifte verbindet.
Die elektrische Kontinuität
zwischen der Bürste
und dem Stromzuführungsverbinder
ist über die Überstromschutzeinrichtung
sichergestellt, die die Überhitzung
des Systems ohne Unterbrechung der elektrischen Leitung wirksam
begrenzen oder abgeben kann.
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Das
Einlöten
der Überstromschutzeinrichtung
in eine leitfähige
Schiene macht die Verwendung einer Löteinrichtung erforderlich,
um das Kommutatorgehäuse
zusammenzubauen.
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Es
besteht ein Bedarf für
ein Kommutatorgehäuse,
das mit einer Überstromschutzeinrichtung ausgestattet
ist, die an das Gehäuse
angebaut werden kann, ohne einen Lötschritt erforderlich zu machen.
Die Löteinrichtung
kann somit bei dem Verfahren für
den Zusammenbau des Kommutatorgehäuses weggelassen werden.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung zur Verfügung ein Kommutatorgehäuse für einen
Gleichstrommotor, das umfasst:
- – eine elektrische
Verbindung schaffende leitfähige
Schienen;
- – einen
ersten und einen zweiten lyraförmigen Verbinder,
die in der leitfähigen
Schiene eingesetzt sind;
- – eine Überstromschutzeinrichtung,
die in Reihe in der leitfähigen
Schiene eingesetzt ist und einen ersten und einen zweiten elektrischen
Verbindungsstift aufweist, wobei der erste Verbindungsstift in den
ersten lyraförmigen
Verbinder eingesetzt ist und der zweite Verbindungsstift in den zweiten
lyraförmigen
Verbinder eingesetzt ist.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
weist jeder Verbindungsstift der Überstromschutzeinrichtung Hohlräume auf,
die jeweils zur Aufnahme von Knopfbereichen der lyraförmigen Verbinder
geeignet sind; diese Hohlräume
der Stifte der Überstromschutzeinrichtung
können
Durchgangslöcher
sein.
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Entsprechend
einem Merkmal weist das Kommutatorgehäuse ein Halterelement zum seitlichen
Festhalten der Überstromschutzeinrichtung
auf.
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Entsprechend
einem Merkmal weist das Kommutatorgehäuse ein Halteranschlagelement
auf, das die Überstromschutzeinrichtung
in ihrer Position festhalten kann, wenn die Verbindungsstifte in
die lyraförmigen
Verbinder eingesetzt werden.
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Entsprechend
einem Merkmal verbinden die eine elektrische Verbindung schaffenden
leitfähigen Schienen
die Bürstenhalter
mit dem Stromzuführungsverbinder.
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Die
Erfindung stellt auch einen Arbeitsmotor für zu ein öffnendes Bauteil eines Kraftfahrzeugs
zur Verfügung,
der ein erfindungsgemäßes Kommutatorgehäuse umfasst.
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Entsprechend
einem Merkmal weist das Kommutatorgehäuse einen Träger mit
einer gedruckten Leiterplatte auf.
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Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutatorgehäuses für einen Gleichstrommotor
zur Verfügung,
das die Schritte umfasst:
- – Herstellen von eine elektrische
Verbindung schaffenden leitfähigen
Schienen an einem Träger;
- – Ansetzen
von lyraförmigen
Verbindern an mindestens einer elektrischen Verbindungsschiene;
- – Anbringen
einer Überstromschutzeinrichtung durch
Einsetzen ihrer elektrischen Verbindungsstifte in die lyraförmigen Verbinder.
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Entsprechend
einem Merkmal wird die Überstromschutzeinrichtung
ohne Verlöten
eingesetzt.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind beim Lesen der nachfolgenden
Detailbeschreibung der Ausführungsformen
der Erfindung ersichtlich, die nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen angegeben sind, in denen zeigen:
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1.
eine auseinander gezogene schematische Ansicht einer Überstromschutzeinrichtung,
die an einem erfindungsgemäßen Kommutatorgehäuse anzubringen
ist;
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2.
eine zusammengefügte
schematische Ansicht zu 1;
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3.
eine schematische Detailansicht des Einsetzens eines Stifts der Überstromschutzeinrichtung
in einen lyraförmigen
Verbinder.
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Das
erfindungsgemäße Kommutatorgehäuse umfasst
eine elektrische Verbindung schaffende leitfähige Schienen, beispielsweise
zum Anschließen von
Bürstenhaltern
an einem Stromzuführungsverbinder.
Zwei lyraförmige
Verbinder sind in eine der eine elektrische Verbindung schaffenden
leitfähigen Schienen
eingesetzt. Ein lyraförmiger
Verbinder umfasst frei vorstehende Feder-Doppelkontakte, die eine Klammer bilden.
Die Schiene kann zwischen den Verbindern unterbrochen sein. Eine Überstromschutzeinrichtung
ist in Reihe in eine eine elektrische Verbindung schaffende leitfähige Schiene
eingesetzt, wobei die elektrischen Verbindungsstifte der Überstromschutzeinrichtung
in die lyraförmigen
Verbinder eingesetzt sind.
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Die
lyraförmigen
Verbinder ermöglichen
den elektrischen Anschluss durch Einklemmen der Stifte der Überstromschutzeinrichtung
zwischen den zwei frei vorstehenden gefederten Stäben jedes
Verbinders.
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Erfindungsgemäß sind die
lyraförmigen
Verbinder auf dem Weg einer Verbindungsschiene, d.h. auf dem Weg,
auf dem der elektrische Strom fließt, zwischen dem Stromzuführungsverbinder
und der Bürste,
die mit dem Kommutator in Kontakt steht, eingesetzt.
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Erfindungsgemäß ist die Überstromschutzeinrichtung
an einer der Verbindungsschienen des Kommutatorgehäuses durch
Einsetzten ihrer Stifte in die lyraförmigen Verbinder befestigt.
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Die Überstromschutzeinrichtung
ist daher am Kommutatorgehäuse
ohne Verlötung
fest angebracht. Sie kann optional vom Gehäuse getrennt geliefert und
anschließend
fest angebracht werden.
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Eine Überstromschutzeinrichtung
zur Anbringung an einem erfindungsgemäßen Kommutatorgehäuse wird
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Eine Überstromschutzeinrichtung 10 mit
einer Technologie, die auf Transistoren, chemischen Verbindungen
oder einer gestapelten Metallstruktur beruht, weist einen ersten
und einen zweiten elektrischen Verbindungsstift 11 auf.
Diese Verbindungsstifte 11 sind dazu bestimmt, einen Kontakt
mit elektrischen Schienen zu schaffen, an denen die Überstromschutzeinrichtung 10 angeschlossen
werden muss. Gemäß einem
Verfahren des Standes der Technik wurden diese Stifte 11 gebogen
und an den angebrachten Fahnen einer elektrischen Schiene angelötet.
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1 zeigt
einen lyraförmigen
Verbinder 20. Diese Verbinder weisen eine charakteristische
Gestalt mit zwei leitenden gefederten Stäben auf, die an einem ihrer
Enden zur Bildung einer Klammer miteinander verbunden sind. Ein
Stift 11 einer elektrischen Überstromschutzeinrichtung 10 kann
daher so eingesetzt werden, dass er zwischen den zwei Stäben gut fest
gehalten und durch die Klammer gehalten ist, was auch den elektrischen
Kontakt gewährleistet.
Lyraförmige
Verbinder sind im Handel erhältlich.
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1 zeigt
auch ein seitlich wirkendes Festhalterelement oder -gehäuse 30,
das dazu bestimmt ist, die Überstromschutzeinrichtung 10 für eine präzise seitliche
Positionierung am Kommutatorgehäuse zu
umgeben. Ein solches Festhaltergehäuse 30 ist vorzugsweise
aus isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt.
Es kann optional in einem Stück
mit dem Kommutatorgehäuseträger ausgebildet
sein.
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1 zeigt
auch ein Halteranschlagelement 35, das dazu bestimmt ist,
die Überstromschutzeinrichtung 10 auf
der Achse der lyraförmigen
Verbinder 20 festzuhalten. Das Halteranschlagelement 35 kann in
einem Stück
mit dem Kommutatorgehäuseträger ausgebildet
sein. Es verhindert das Außereingriffkommen
der Stifte 11 von dem lyraförmigen Verbinder 20.
Dieser Kommutatorgehäuseträger ist
ausreichend flexibel, damit die Überstromschutzeinrichtung 10 aus
dem Halt des Halteranschlagelements 35 frei gegeben werden
kann.
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2 zeigt
das Kommutatorgehäuse
mit der angebrachten Überstromschutzeinrichtung.
Das Kommutatorgehäuse
weist einen Träger 100,
beispielsweise aus Kunststoff hergestellt, auf, an dem eine elektrische
Verbindung schaffende leitfähige Schienen 110,
hergestellt beispielsweise aus laminiertem Kupfer, angeordnet sind.
Der Träger 100 kann
eine gedruckte Leiterplatte sein, die auch Bauteile, beispielsweise
Sensoren, Mikroprozessoren, Speicherchips etc., aufweist. Die Schienen 110 sind dazu
bestimmt, einen Stromzuführungsverbinder (nicht
dargestellt) an Bürstenhaltern
(nicht dargestellt) elektrisch anzuschließen. Eine dieser eine elektrische
Verbindung schaffenden leitfähigen Schienen 110 ist
unterbrochen, und zwei lyraförmige Verbinder 20 sind
jeweils an jedem Ende der Unterbrechung der Schiene 110 angeordnet.
Die lyraförmigen
Verbinder 20 sind an der Verbindungsschiene 110 durch
Verlötung,
vorzugsweise durch den Lieferanten des Kommutatorgehäuses durchgeführt, befestigt.
Die lyraförmigen
Verbinder ersetzen somit die Fahnen, an denen die Überstromschutzeinrichtung bei
den Kommutatorgehäusen
des Standes der Technik angelötet
werden musste. Eine Überstromschutzeinrichtung 10 wird
dann zwischen den beiden lyraförmigen
Verbindern 20 eingesetzt. Die Kontinuität des elektrischen Stromflusses
ist daher durch die Überstromschutzeinrichtung
gewährleistet,
die den Strom leitet, während
sie die Wärmeabgabe
proportional zur Intensität
des Stroms sicherstellt.
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Die Überstromschutzeinrichtung 10 ist
in Hinblick auf die lyraförmigen
Verbinder 20 mittels des seitlich wirkenden Festhaltergehäuses 30 präzise angeordnet,
das einstückig
mit dem Träger 100 des Kommutatorgehäuses ausgebildet
ist. Die Überstromschutzeinrichtung
ist in ihrer Position auch mit ihren Stiften 11, die in
die lyraförmigen
Verbinder 20 eingesetzt sind, infolge des Festhalteranschlagelements 35 gehalten,
das mit dem Träger 100 des Kommutatorgehäuses einstückig ausgebildet
ist. Die Überstromschutzeinrichtung 10 ist
daher in der optimalen Position am Träger 100 angeordnet,
um den Anschluss ihres ersten bzw. ihres zweiten Stifts 11 in jedem
der lyraförmigen
Verbinder 20 zu ermöglichen.
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3 zeigt
im Detail den Anschluss eines Stifts 11 der Überstromschutzeinrichtung 10 an
einem lyraförmigen
Verbinder 20. Der lyraförmige
Verbinder umfasst zwei Stäbe 21,
die an einem ihrer Enden zur Bildung einer Basis (nicht dargestellt)
verbunden sind, die an der elektrischen Verbindungsschiene befestigt
ist. Die Stäbe 21 bilden
somit eine Klammer. Die freien Enden der Stäbe 21 können mit vorstehenden
Köpfen
oder Ansätzen 22 ausgestattet sein,
die in die Hohlräume 12 eintreten
können,
die in jedem Verbindungsstift 11 der Überstromschutzeinrichtung vorgesehen
sind. Die Hohlräume
können
ein Durchgangsloch 12 am Ende des elektrischen Verbindungsstifts
der Überstromschutzeinrichtung
sein. Die Ansätze 22 arbeiten
mit den Hohlräumen 12 derart
zusammen, dass sie gewährleisten,
dass der Verbindungsstift 11 zwischen den Stäben des
lyraförmigen
Verbinders fest eingeklemmt ist.
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Das
erfindungsgemäße Kommutatorgehäuse kann
wie folgt hergestellt werden.
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Es
wird ein Kommutatorgehäuseträger mit oder
ohne zuvor angebrachte(n) Bürsten
zur Herstellung eines Kontakts mit dem Kommutator geschaffen. Der
Lieferant des Kommutatorgehäuses
hat eine elektrische Verbindung schaffende leitfähige Schienen am Träger ausgebildet,
insbesondere zwischen den Bürstenhaltern,
die an den Schienen angelötet sind,
und den Befestigungspunkten für
einen Stromzuführungsverbinder,
an dem ein Kabelbaum angeschlossen wird, um den Gleichstrommotor
laufen zu lassen. Erfindungsgemäß sind zwei
lyraförmige
Verbinder bereits an mindestens einer elektrischen Verbindungsschiene
angelötet.
Bei einem solchen Kommutatorgehäuse
kann derjenige, der den Motor einbaut, eine Überstromschutzeinrichtung durch
Einsetzen ihrer elektrischen Verbindungsstifte in die lyraförmigen Verbinder
einbauen. Die Überstromschutzeinrichtung
wird somit ohne Verlötung
eingebaut.
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Ein
solches Kommutatorgehäuse
kann dann in einem Motor beispielsweise für die Betätigung eines Bauteils eines
Kraftfahrzeugs eingebaut werden.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhaft beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt;
so können
mehrere Überstromschutzeinrichtungen
in Reihe an derselben elektrischen Verbindungsschiene eingebaut
werden, und/oder es können Überstromschutzeinrichtungen
an mehreren eine elektrische Verbindung schaffenden leitfähigen Schienen
oder an allen eingebaut werden.