DE102007004873A1

DE102007004873A1 - Statormagnetanordnung

Info

Publication number: DE102007004873A1
Application number: DE200710004873
Authority: DE
Inventors: Patrick Schroeder; Markus Ochs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-07
Also published as: WO2008092523A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statormagnetanordnung (1) für einen Elektromotor, insbesondere für einen Fensterhebermotor für Kraftfahrzeuge, mit einem ersten und mindestens einem zweiten Statormagnet (2, 3) und mit mindestens einer zwischen den Statormagneten (2, 3) angeordneten Bügelfeder (6), die an einer ersten Anlagefläche (15) des ersten Statormagneten (2) mit einem ersten Anlagebereich (13) eines ersten Längsschenkels (8) anliegt und die an einer zweiten Anlagefläche (16) des zweiten Statormagneten (3) mit einem zweiten Anlagebereich (14) eines zweiten Längsschenkels (9) anliegt, wobei die beiden sich in Längsrichtung (L) der Anlageflächen (15, 16) erstreckenden Längsschenkel (8, 9) endseitig in einem einstückig mit den Längsschenkeln (8, 9) ausgebildeten Biegeabschnitt (12) übergehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Anlagebereich (13) einen ersten Formabschnitt (17) umfasst, durch den die Breite (B<SUB>A</SUB>) des ersten Anlagebereichs (13) quer zur Längserstreckung des ersten Längsschenkels (8) größer ist als die Breite (B<SUB>B</SUB>) des Biegeabschnitts (12).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Statormagnetanordnung für einen Elektromotor, insbesondere für einen Fensterhebemotor für Kraftfahrzeuge.
Bekannte Fensterhebermotoren in Kraftfahrzeugen weisen ein Polgehäuse mit einem zylindrischen Abschnitt auf, in dem zwei Statormagnete aufgenommen sind. Radial innerhalb der Statormagnete ist ein drehbar angeordnetes Ankerpaket angeordnet. Dabei ist das Ankerpaket zusammen mit einem Kommutator drehfest auf einer drehbar gelagerten Ankerwelle angeordnet. Die beiden als Permanentmagnete ausgebildeten Statormagnete sind mit Hilfe von Bügelfedern kraftschlüssig im Polgehäuse verklemmt. Jede Bügelfeder stützt sich hierzu an jedem Magneten mittels eines Längsschenkels ab und beaufschlagt die Permanentmagnete mit einer Federkraft in Richtung des Polgehäuses. Auf der den freien Enden der Längsschenkel gegenüber liegenden Seite gehen die Längsschenkel in einen den Abstand zwischen den Längsschenkeln überbrückenden Biegeabschnitt über, in dem die Hauptverformung der Bügelfeder stattfindet. Um die Herstellungskosten möglichst gering zu halten, werden die Bügelfedern aus einem Runddraht oder einem Flachdraht hergestellt, dessen Querschnittsfläche an jeder Stelle nahezu identisch ist. Die Querschnittsfläche des zur Herstellung der Bügelfeder verwendeten Drahtes richtet sich nach dem maximal aufzunehmenden Widerstandsmoment im Bereich des Biegeabschnittes der Bügelfeder. Hieraus ergibt sich, dass wenn ein niedriges Widerstandsmoment gefordert ist und somit der Draht aufgrund der konstanten Querschnittsfläche auch im Bereich der Längsschenkel sehr dünn ist, die Gefahr, dass die Bügelfeder aus ihrer Klemmposition in einen Bereich zwischen die Magnete und das Polgehäuse abrutscht. Für den Fall, dass ein hohes Widerstandsmoment gefordert ist und somit der Draht aufgrund der konstanten Querschnittsfläche auch im Bereich der Längsschenkel eine große Breitenerstreckung aufweist, besteht dagegen die Gefahr, dass es im Biegebereich zu einer Kollision zwischen der Bügelfeder und dem Ankerpaket des drehbar innerhalb der Statormagnetanordnung aufgenommenen Ankers kommt.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Statormagnetanordnung anzugeben mit der einerseits eine sichere Anlage der Längsschenkel an den Statormagneten sichergestellt und andererseits eine Kollision des Biegeabschnitts mit einem radial innerhalb der Statormagnetanordnung aufgenommenen Bauteil vermieden wird.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindungen fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für eine sichere, großflächige Anlage der Längsschenkel an den Statormagneten der Anlagebereich zumindest eines Längsschenkels eine möglichst große Erstreckung in Querrichtung (Breite) aufweisen muss, da hierdurch der Anlagebereich bzw. die Breite der Auflagefläche des Anlagebereichs maximiert wird. Gleichzeitig muss jedoch die Bügelfeder im Bereich des Biegeabschnittes möglichst schmal ausgebildet werden, um eine Kollision mit dem Ankerpaket und/oder den Kommutator zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Konzept erreicht diese an sich widersprüchlichen Anforderungen dadurch, das mindestens ein Anlagebereich der Bügelfeder durch eine spezielle Formgebung des Längssschenkels eine vergrößerte Breitenerstreckung erhält – die Statormagnete also über einen breiteren Flächenabschnitt abgestützt werden. Gleichzeitig ist der Biegeabschnitt vorzugsweise nicht in Querrichtung verformt, so dass eine Kollision des Biegeabschnittes der Bügelfeder mit radial innerhalb der Statormagneten aufgenommenen Bauteile verhindert wird. Falls der Biegebereich anwendungsbedingt auch in Querrichtung verformt sein soll, dann jedoch nur in einem geringeren Ausmaß als der Anlagebereich. Es liegt im Rahmen der Erfindung zwischen einem der Anlagebereiche und einem der Statormagnete ein zusätzliches Zwischenteil anzuordnen. Ebenso ist es denkbar zumindest einen der Anlagebereiche nicht unmittelbar an einem Statormagnet, sondern an einem Zwischenteil oder am Polgehäuse abzustützen.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass nicht nur der erste Anlagebereich des ersten Längsschenkels, sondern auch der zweite Anlagebereich des zweiten Längsschenkels einen Formabschnitt aufweist, der den zweiten Anlagebereich in Querrichtung, d. h. winklig zur Längserstreckung des Längsschenkels verbreitert und somit die Breite der Fläche vergrößert, innerhalb derer die Statormagnete eine Abstützung durch den Anlagebereich erfahren.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Verbreiterung des ersten und/oder des zweiten Anlagebereichs ausschließlich durch Formgebung bzw. Verformung erfolgt und nicht durch einen verdickten Materialabschnitt. Anders ausgedrückt ist die Querschnittsfläche der Bügelfeder mit Vorteil an jeder Stelle zumindest näherungsweise und unter Vernachlässigung etwaiger Krümmungsradien bzw. Biegeauswirkungen konstant.
Es ist von Vorteil, die Bügelfeder symmetrisch zu einer dem Biegeabschnitt schneidenden Symmetrieachse auszubilden, um an jedem Statormagnet die gleichen Anlagebedingungen zu schaffen.
Eine besonders kostengünstige Möglichkeit zur Fertigung der Bügelfeder und damit der Statormagnetanordnung wird erhalten, wenn die Bügelfeder als Drahtbiegeteil aus Metalldraht ausgebildet ist, wobei der zur Herstellung der Bügelfeder verwendete Draht über seine gesamte Länge eine konstante Querschnittsfläche aufweist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Querschnittsfläche der Bügelfeder rechteckig kon turiert ist. Dabei wird das Widerstandsmoment hauptsächlich von der Höhe der Querschnittsfläche beeinflusst, da diese quadratisch in die Berechnung des Widerstandsmomentes eingeht.
Für die meisten Anwendungen ist es von Vorteil, wenn die Höhe der Querschnittsfläche größer ist als deren Breite, da die Breite des Anlagebereiches nicht in erster Linie von der Breite der Querschnittsfläche der Bügelfeder sondern von deren Verformungsgrad abhängig ist. Das Widerstandsmoment wird bevorzugt ausschließlich durch Veränderung der Höhe der Querschnittsfläche variiert.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, den Biegeabschnitt halbkreisförmig zu konturieren, so dass die Bügelfeder der Statormagnetanordnung im eingespannten Zustand im wesentlichen U-förmig konturiert ist. Hierdurch kann zusätzlich eine minimale Abstützfläche realisiert werden.
Eine Möglichkeit zur Vergrößerung der wirksamen Breite zumindest eines der Anlageabschnitte, vorzugsweise beider Anlageabschnitte besteht darin, zumindest einen Teilabschnitt des Anlagebereichs in Querrichtung, d. h. quer zur Längsachse bzw. Längserstreckung gewellt auszubilden. Eine derartige Formgebung kann mittels eines herkömmlichen Biegestempels auf einfache Weise eingebracht werden.
Aus Stabilitätsgründen ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der der Formabschnitt aus zwei in Längsrichtung beabstandeten Bogenabschnitten besteht, die über einen in Längsrichtung verlaufenden geraden Abschnitt miteinander verbunden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
1 eine perspektivische Ansicht einer Statormagnetanordnung für einen Elektromotor und
2 eine perspektivische Ansicht einer Bügelfeder einer Statormagnetanordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine Statormagnetanordnung 1 für einen Elektromotor angeordnet. Die Statormagnetanordnung 1 umfasst einen ersten Statormagnet 2 und einen gegenüberliegenden zweiten Statormagnet 3. Die beiden als Permanentmagnete ausgebildeten Statormagnete sind in Umfangsrichtung gekrümmt ausgebildet und liegen im montierten Zustand mit ihrer jeweiligen Mantelfläche 4, 5 an der Innenseite eines nicht gezeigten Polgehäuses an. In einem Bereich innerhalb der Statormagnete 2, 3 ist im montierten Zustand eine Ankerwelle mit Ankerpaket und Kommutator (sämtliche Bauteile aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt) aufgenommen.
Beide Statormagnete 2, 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen den beiden Statormagneten 2, 3 zwei identisch ausgebildete Bügelfedern 6 aufgenommen sind. Die beiden Bügelfedern 6 beaufschlagen die Statormagnete 2, 3 mit einer Federkraft in Richtung des nicht gezeigten Polgehäuses.
Die Bügelfedern 6 sind als Drahtbiegeteile aus einem Metalldraht mit rechteckiger Querschnittsfläche 7 ausgebildet, wobei die Höhe h der Querschnittsfläche 7 in diesem Ausführungsbeispiel in etwa der doppelten Breite b der Querschnittsfläche 7 entspricht. Die Querschnittsfläche 7 ist an sämtlichen Stellen der Bügelfeder 6 in etwa konstant, da die Bügelfeder 6 aus einem gleichförmigen, geraden Metalldraht gebogen wurde.
Die Bügelfedern 6 umfassen jeweils einen ersten Längsschenkel 8 und einen im montierten Zustand dazu parallelen zweiten Längsschenkel 9. Im nicht montierten Zustand sind die Längsschenkel 8, 9 voneinander abgespreizt, um im montierten Zustand, insbesondere bei paralleler Ausrichtung, eine Federkraft auf die Statormagnete 2, 3 senkrecht zur Längserstreckung L der Längsschenkel 8, 9 ausüben zu können. In einem den freien Enden 10, 11 der Längsschenkel 8, 9 abgewandten Bereichs gehen die Längsschenkel 8, 9 in einen halbkreisförmig konturierten Biegeabschnitt 12 über, der den Abstand zwischen den Statormagneten 2, 3 überbrückt und in dem die hauptsächliche Verformung beim Montageprozess (Spannen der Bügelfeder) stattfindet.
Jeder Längsschenkel 8, 9 weist einen Anlagebereich 13, 14 zur Anlage an den jeweiligen Statormagneten 2, 3 auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Anlagebereiche 13, 14 na hezu von den gesamten Längsschenken 8, 9 gebildet werden. Dabei dient der erste Anlagebereich 13 des ersten Längsschenkels 8 zur Anlage an einer ersten Anlagefläche 15 des ersten Statormagneten 2 und der zweite Anlagebereich 14 zur Anlage an einer zweiten Anlagefläche 16 des zweiten Statormagneten 3. Um die Breite B (Quererstreckung, Radialerstreckung) der beiden Anlageflächen 15, 16 der Statormagnete 2, 3 möglichst vollständig auszunutzen, ist der erste Anlagebereich 13 mit einem ersten Formabschnitt 17 und der zweite Anlagebereich 14 mit einem zweiten Formabschnitt 18 versehen, wodurch die Breite B_A von jedem der beiden Anlagebereiche 15, 16 im Vergleich zu der Breite b der Querschnittsfläche 7 des Metalldrahtes der Bügelfedern 6 vergrößert ist. Anders ausgedrückt ist die Erstreckung der Anlagebereiche 15, 16 in Querrichtung (Radialrichtung), das heißt entlang der Breite B der Anlageflächen 15, 16 quer zur Längserstreckung L erhöht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite B_A der Anlagebereiche 13, 14 in etwa der doppelten Bereite B_B der Biegeabschnitte 12, deren jeweilige Breite B_B wiederum der Breite b der Querschnittsfläche 7 der Bügelfeder 6 entspricht.
Die Formabschnitte 17, 18 sind durch Verformen der ursprünglich ebenen Längsschenkel 8, 9 gebildet, wobei jeder Formabschnitt 2 in Längsrichtung der Längsschenkel 8, 9 beabstandete Bogenabschnitte 19, 20 aufweist, die von einer nicht eingezeichneten Längsachse der Längsschenkel abweichen. Die beiden Bogenabschnitte 19, 20 jedes Formabschnittes 17, 18 sind durch jeweils einen in Längsrichtung entlang der Längsachse der Längsschenkel 8, 9 verlaufenden Abschnitt 21 miteinander verbunden.

Claims

Statormagnetanordnung für einen Elektromotor, insbesondere für einen Fsterhebemotor für Kraftfahrzeuge, mit eiennem ersten und mindestens einem zweiten Statormagnet (2, 3) und mit mindestens einer zwischen den Statormagneten (2, 3) angeordneten Bügelfeder (6), mit einem einen ersten Anlagebereich (13) aufweisenden ersten Längsschenkel (8) und mit einem einen zweiten Anlagebereich (14) aufweisenden zweiten Längsschenkel (9), wobei die beiden Längsschenkel (8, 9) endseitig in einen einstückig mit den Längsschenkeln (8, 9) ausgebildeten Biegeabschnitt (12) übergehen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anlagebereich (13) einen ersten Formabschnitt (17) umfasst, der derart ausgebildet ist, dass die Breite (B_A) des ersten Anlagebereichs (13) quer zur Längserstreckung (L) des ersten Längsschenkels (8) größer ist als die Breite (B_B) des Biegeabschnitts (12).
Statormagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anlagebereich (14) einen zweiten Formabschnitt (18) umfasst, der derart ausgebildet ist, dass die Breite (B_A) des zweiten Anlagebereichs (14) quer zur Längserstreckung (L) des zweiten Längsschenkels (9) größer ist als die Breite (B_B) des Biegeabschnitts (12).
Statormagnetanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (7) der Längsschenkel (8, 9) und des Biegeabschnitts (12) an jeder Stelle zumindest näherungsweise gleich ist.
Statormagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügelfeder (6) symmetrisch zu einer den Biegeabschnitt (12) schneidenden Symmetrieachse ausgebildet ist.
Statormagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügelfeder (6) als Drahtbiegeteil aus Metalldraht mit konstanter Querschnittsfläche (7) ausgebildet ist.
Statormagnetanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (7) der Längsschenkel (8, 9) und des Biegeabschnitts (12) rechteckig ist.
Statormagnetanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Längsschenkel (8, 9) und des Biegeabschnitts (12) größer ist als deren Breite (b).
Statormagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeabschnitt (12) halbkreisförmig konturiert ist.
Statormagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Formabschnitt (17, 18) gewellt ausgebildet ist.
Statormagentanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Formabschnitt (17, 18) mindestens zwei durch einen in Längsrichtung verlaufenden Abschnitt (21) miteinander verbundene, insbesondere gleichgerichtete Bogenabschnitte (19, 20) aufweist.