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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoranordnungen sowie Verfahren zum Montieren von Elektromotoranordnungen.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Obwohl auf beliebige Elektromotoren anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf eine Elektromotoranordnung für ein Lüftermodul eines Kraftfahrzeugs, wie es zum Beispiel bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt wird, näher beschrieben, ohne allerdings die Erfindung dahingehend einzuschränken.
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Typischerweise weist ein Lüftermodul dieser Art diverse Gehäusebauteile, einen Elektromotor und ein Lüfterrad (auch Laufrad genannt) auf. Hierbei wird das Lüfterrad von dem Elektromotor angetrieben, um einen Luftstrom zu erzeugen. Wird der Elektromotor als ein bürstenloser Motor ausgebildet, so kann ein besonders wartungsarmes Lüftermodul erzielt werden. Für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug kommt hier insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor in Betracht.
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Solche bürstenlose Gleichstrommotoren (auch BLDC-Motoren genannt) benötigen jedoch zur Kommutierung des Elektromotors eine elektronische Schaltung (ECU), mittels der die Wicklungen des Elektromotors angesteuert werden. Oftmals ist eine Leiterplatte oder Platine vorgesehen, welche unterschiedliche elektronische Bauelemente, insbesondere elektronische Leistungsschalter wie etwa Leistungstransistoren, sowie Drosselspulen und/oder Kondensatoren trägt. Die elektronischen Bauelemente sind auf der Leiterplatte zur Bildung der Schaltung in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Leiterbahnen verbunden. Bei vielen bürstenlosen Motoren bildet die in dieser Weise bestückte Leiterplatte eine an einer Stirnseite des Motors angeordnete Zwischenwand.
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Bei einem Einsatz eines derartigen bürstenlosen Motors mit elektronischer Ansteuerung sollen die elektronischen Bauelemente vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt werden. Während einige der elektronischen Bauelemente vergleichsweise flach ausgebildet sind, besitzen andere größere Abmessungen und können erheblich über die Oberfläche der Leiterplatte vorstehen. Weil gerade für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen das Lüftermodul möglichst platzsparend ausgestaltet werden soll, wird ein Gehäusebauteil, welches zum Abdecken der Leiterplatte vorgesehen ist, mit Vorteil bereichsweise entsprechend ausgebuchtet sein, um Platz für die vorstehenden Bauelemente, insbesondere für größere Kondensatoren, zu schaffen, und in anderen Bereichen zurücktreten.
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Derartige Gehäusebauteile, die auch als Motorhalter bezeichnet werden können, dienen üblicherweise auch dazu, den Elektromotor mit weiteren Gehäusekomponenten des Lüftermoduls zu verbinden. Insbesondere soll der Elektromotor derart mit einem Strömungskanal verbunden werden können, dass das von dem Elektromotor angetriebene Lüfterrad in diesem Strömungskanal einen Luftstrom erzeugen kann. Das als Motorhalter ausgebildete Gehäusebauteil ist hierfür mit einer entsprechenden Schnittstelle versehen, die eine vorzugsweise dichte Anbindung erlaubt. Diese Schnittstelle kann zusätzlich zu Befestigungsmitteln auch einen Kühlluftkanal umfassen, durch den Kühlluft zum Kühlen der elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte bereitgestellt werden kann.
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Eine solche Schnittstelle erlaubt allerdings in der Regel nur, den Motorhalter in einer einzigen Lage mit dem Gehäuse des Strömungskanals der Klimaanlage zu verbinden. Es kommt jedoch vor, dass beispielsweise die vorstehend beschriebenen Ausbuchtungen des Motorhalters, in denen vergleichsweise große elektronische Bauelemente untergebracht sind, sich aufgrund ihres Platzbedarfs als hinderlich erweisen, wenn der Motorhalter im Fahrzeug mit weiteren Aggregaten, Belüftungskanälen für einen Fahrzeuginnenraum oder ähnlichem umgeben werden soll. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Lage dieser Ausbuchtungen für die Verwendung in einem bestimmten Fahrzeugtyp oder einer bestimmten Ausstattungsvariante eines Fahrzeugs ausgelegt wurde, nachfolgend sich Lage oder Größe der in der Nachbarschaft des Lüftermoduls im Fahrzeug vorgesehenen Aggregate bei der Umstellung auf einen anderen Fahrzeugtyp oder eine andere Ausstattungsvariante ändern. Die Ausbuchtungen können dann aber nicht auf einfache Weise in eine bessere Lage gebracht werden, da die Schnittstelle von Motorhalter und Gehäuse des Strömungskanals nur eine einzige Montageposition erlaubt. Eine Umstellung auf ein anderes Fahrzeug oder eine andere Fahrzeugvariante erfordern somit in der Regel eine Neukonstruktion des Motorhalters sowie ein neues Werkzeug zu dessen Herstellung, was einen erheblichen Aufwand und beträchtliche Kosten mit sich bringen kann. Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und insbesondere flexiblere Monatage einer Elektromotoranordnung, beispielsweise für ein Lüftermodul eines Fahrzeugs, zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Elektromotoranordnungen mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 3 sowie durch Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 13 und 15 gelöst.
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Demgemäß ist eine Elektromotoranordnung vorgesehen, welche einen Elektromotor mit einem Statorträger und einem an dem Statorträger befestigten Stator, eine mit dem Elektromotor gekoppelte Zwischenwand, einen Motorhalter zum wenigstens abschnittsweisen Aufnehmen des Elektromotors, und einen Motorhalterdeckel aufweist. Der Motorhalterdeckel ist hier mit dem Motorhalter derart verbindbar, dass der Motorhalterdeckel die Zwischenwand wenigstens abschnittsweise abdeckt. Der Statorträger weist erste Befestigungseinrichtungen auf. Zusätzlich weist der Motorhalter zweite Befestigungseinrichtungen auf, welche den ersten Befestigungseinrichtungen zugeordnet sind. Durch ein Zusammenwirken der ersten und der zweiten Befestigungseinrichtungen kann der Statorträger in mehreren vorbestimmten Winkellagen an dem Motorhalter befestigt werden, wobei die vorbestimmten Winkellagen durch Rotieren des Statorträgers um eine Achse der Elektromotoranordnung bezüglich des Motorhalters erreicht werden können.
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Ferner ist eine Elektromotoranordnung vorgesehen, welche einen Elektromotor, einen Motorhalter zum wenigstens abschnittsweisen Aufnehmen des Elektromotors, einen Motorhalterdeckel, und eine Zwischenwand aufweist. An der Zwischenwand sind hierbei erste Koppeleinrichtungen vorgesehen. Zusätzlich sind an dem Elektromotor zweite Koppeleinrichtungen vorgesehen, welche den ersten Koppeleinrichtungen der Zwischenwand zugeordnet sind. Durch ein Zusammenwirken der ersten und zweiten Koppeleinrichtungen kann die Zwischenwand in mehreren vorbestimmten Winkellagen mit dem Elektromotor gekoppelt werden, wobei die vorbestimmten Winkellagen durch eine Rotation der Zwischenwand um eine Achse der Elektromotoranordnung in Bezug auf den Elektromotor erreichbar sind. Ferner ist der Motorhalterdeckel mit dem Motorhalter derart verbindbar, dass der Motorhalterdeckel die Zwischenwand wenigstens abschnittsweise abdeckt, wenn die Zwischenwand mit dem Elektromotor gekoppelt ist.
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Ein Verfahren zum Montieren einer Elektromotoranordnung weist erfindungsgemäß die folgenden Schritte auf:
- (a1) Bereitstellen eines Elektromotors mit einem Statorträger, einem an dem Statorträger befestigten Stator und einer mit dem Elektromotor gekoppelten Zwischenwand;
- (b1) Bereitstellen eines Motorhalters und eines Motorhalterdeckels;
- (c1) Wählen einer von mehreren vorbestimmten Winkellagen, wobei die vorbestimmten Winkellagen durch Rotieren des Statorträgers um eine Achse der Elektromotoranordnung bezüglich des Motorhalters erreichbar sind;
- (d1) wenigstens abschnittsweise Aufnehmen des Elektromotors in dem Motorhalter und Befestigen des Statorträgers an dem Motorhalter in der gewählten Winkellage; und
- (e1) Verbinden des Motorhalterdeckels mit dem Motorhalter in der Weise, dass der Motorhalterdeckel die Zwischenwand wenigstens abschnittsweise abdeckt.
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Darüber hinaus weist ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren einer Elektromotoranordnung die nachfolgenden Verfahrensschritte auf:
- (a2) Bereitstellen eines Elektromotors;
- (b2) Bereitstellen einer Zwischenwand;
- (c2) Bereitstellen eines Motorhalters und eines Motorhalterdeckels;
- (d2) Wählen einer von mehreren vorbestimmten Winkellagen, welche durch Rotieren der Zwischenwand um eine Achse der Elektromotoranordnung in Bezug auf den Elektromotor erreichbar sind;
- (e2) Koppeln der Zwischenwand mit dem Elektromotor in der gewählten Winkellage;
- (f2) wenigstens abschnittsweise Aufnehmen des Elektromotors in dem Motorhalter; und
- (g2) Verbinden des Motorhalterdeckels mit dem Motorhalter in der Weise, dass der Motorhalterdeckel die Zwischenwand wenigstens abschnittsweise abdeckt.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Zwischenwand, auf der in einigen Bereichen vergleichsweise sperrige Bauelemente, insbesondere größere elektronische Bauelemente, angeordnet sein können, mittels eines separaten Motorhalterdeckels abzudecken. Falls eine durch die sperrigen Bauelemente bedingte Formgebung des Motorhalterdeckels beim Einbau der Elektromotoranordnung in ein Fahrzeug sich als in einer gewissen Winkellage störend, in einer anderen Lage aber als unproblematisch erweist, reicht es aus, anstatt einer Neukonstruktion des gesamten Motorhalters lediglich den Motorhalterdeckel in die günstigere Lage zu bringen.
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Um sicherzustellen, dass bei einer Lageänderung des Motorhalterdeckels dessen Formgebung mit der Position der abzudeckenden sperrigen Bauelemente auf der Zwischenwand in Übereinstimmung gebracht werden kann, sind der Statorträger und der Motorhalter jeweils mit den ersten bzw. den zweiten Befestigungseinrichtungen versehen. Dadurch, dass der Statorträger in mehreren vorbestimmten Winkellagen an dem Motorhalter befestigt werden kann, kann auch der Elektromotor zusammen mit der mit dem Elektromotor gekoppelten Zwischenwand in jene Winkellage gebracht werden, in der der Motorhalterdeckel günstig liegt. Falls der Elektromotor stattdessen jedoch nur in einer einzigen Lage innerhalb des Motorhalters aufnehmbar sein soll, dann sind Koppeleinrichtungen an der Zwischenwand und an dem Elektromotor vorgesehen, welche es ermöglichen, die Winkellage der Zwischenwand, welche die sperrigen Bauelemente trägt, bezüglich des Elektromotors und damit auch bezüglich des Motorhalters, zu variieren. Dadurch, dass die Zwischenwand mit dem Elektromotor in mehreren vorbestimmten Winkellagen koppelbar ist, kann die Zwischenwand in eine Winkellage gebracht werden, in der es möglich ist, den Motorhalterdeckel in einer für den Einbau der Elektromotoranordnung in das Fahrzeug vorteilhaften Lage mit dem Motorhalter zu verbinden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Eine Ausgestaltung der Elektromotoranordnung sieht vor, dass die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen jeweils bezüglich der Achse rotationssymmetrisch angeordnet sind. Vorzugsweise sind hierbei alle ersten Befestigungseinrichtungen und alle zweiten Befestigungseinrichtungen jeweils identisch ausgebildet. Eine gleichmäßige, rotationssymmetrische Anordnung der Befestigungseinrichtungen ermöglicht es, den Statorträger in einer von mehreren Winkellagen bezüglich des Motorhalters an diesem zu befestigen, indem der Statorträger gegenüber dem Motorhalter ein- oder mehrmals um einen konstanten Winkel verdreht wird. Bei rotationssymmetrischer Anordnung der ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen kann die Anzahl der ersten Befestigungseinrichtungen der Anzahl der zweiten Befestigungseinrichtungen entsprechen. Dies erlaubt es, die angestrebte Flexibilität beim Zusammenbau bei geringem Aufwand zu erreichen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung sind die ersten und zweiten Koppeleinrichtungen jeweils bezüglich der Achse rotationssymmetrisch angeordnet. Dies ermöglicht es, die Zwischenwand ein- oder mehrmals um einen konstanten Winkel gegenüber dem Elektromotor zu verdrehen und dann mit dem Elektromotor zu koppeln. Auch bei dieser Ausgestaltung wird die angestrebte Flexibilität mit geringem Aufwand erzielt, da auch hier die Anzahl der ersten Koppeleinrichtungen und die Anzahl der zweiten Koppeleinrichtungen gleich sein können.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Elektromotoranordnung sowohl die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen zum Befestigen des Statorträgers an dem Motorhalter als auch die ersten und zweiten Koppeleinrichtungen zum Koppeln der Zwischenwand mit dem Elektromotor aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Zwischenwand auf einer Stirnseite des Elektromotors angeordnet. Dies ermöglicht es, die Zwischenwand platzsparend unterzubringen und auf günstige Weise mit dem Elektromotor zu koppeln.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Zwischenwand als eine Leiterplatte oder als eine Kühlplatte, auf der eine Leiterplatte flächig angeordnet ist, ausgebildet. Hierbei ist die Leiterplatte insbesondere mit Elektronikbauteilen zur Ansteuerung und/oder zur Kommutierung des Elektromotors versehen. Wenn vorhanden, so sorgt die Kühlplatte für eine verbesserte Abfuhr der von den elektronischen Bauelementen erzeugten Wärme. Vorteilhaft kann die Leiterplatte mittels einer Wärmeleitpaste mit der Kühlplatte verklebt sein. Bei den auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauteilen kann es sich um Leistungsschalter, Spulen, Kondensatoren, Transistoren, Mikroprozessoren oder dergleichen handeln. Auf der Leiterplatte ist bevorzugt mit Hilfe von Leiterbahnen eine Schaltung zur Steuerung des Betriebs des Elektromotors und/oder zur Kommutierung des Elektromotors vorgesehen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Motorhalterdeckel mit dem Motorhalter in mehreren vorbestimmten Winkellagen verbindbar. Diese vorbestimmten Winkellagen können durch Rotation des Motorhalterdeckels um die Achse der Elektromotoranordnung bezüglich des Motorhalters erreicht werden. Bevorzugt sind die Winkellagen um die Achse rotationssymmetrisch angeordnet. Insbesondere kann bei dieser Weiterbildung jede der Winkellagen des Motorhalterdeckels einer der Winkellagen des Statorträgers oder einer der Winkellagen der Zwischenwand zugeordnet sein. Dies ermöglicht es vorteilhaft, den Motorhalterdeckel in einer für den Einbau der Elektromotoranordnung in ein Fahrzeug günstigen Winkellage mit dem Motorhalter zu verbinden. Eventuell vorspringende Teile des Motorhalterdeckels können dadurch in eine vorteilhaftere Position gebracht werden, ohne dass ein Neukonstruieren des gesamten Motorhalters erforderlich wäre.
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Bei einer Ausgestaltung deckt der Motorhalterdeckel die Zwischenwand nach dem Verbinden des Motorhalterdeckels mit dem Motorhalter im Wesentlichen vollständig ab. Vorzugsweise sind der Motorhalterdeckel und der Motorhalter feuchte- und/oder staubdicht verbindbar. Dies ermöglicht es, auf der Zwischenwand angeordnete elektronische Bauelemente vor den unerwünschten Einflüssen von Schmutz, Staub oder Feuchtigkeit zu schützen.
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Bei einer Weiterbildung weist der Motorhalterdeckel eine Stirnwand auf, die mit einer zu einer Außenseite des Motorhalterdeckels vorstehenden Ausbuchtung versehen ist. Eine derartige Ausbuchtung kann es ermöglichen, Platz für auf der Zwischenwand vorgesehene sperrige Bauelemente, beispielsweise große Kondensatoren oder große Spulen, zu schaffen, während die Stirnwand des Motorhalterdeckels in anderen Bereichen keine Ausbuchtungen erfordert. Dadurch wird Platz eingespart und ein unnötiger Luftraum zwischen Motorhalterdeckel und Zwischenwand vermieden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Motorhalterdeckel mit einer Öffnung für das Durchführen eines elektrischen Steckverbinders versehen sein. Dieser Steckverbinder kann dafür vorgesehen sein, auf der Zwischenwand angeordnete Bauelemente und/oder Leiterbahnen mit einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeuges und/oder einem Datennetzwerk zu verbinden. Auch in einem Fall, in dem die Lage der Öffnung für den Steckverbinder sich bei der Umstellung von einer Fahrzeugvariante auf eine andere als beim Einbau anderer Aggregate in der Nachbarschaft der Elektromotoranordnung als unpraktisch erweist, ermöglicht die vorliegende Erfindung es, eine günstigere Winkellage des Motorhalterdeckels bezüglich des Motorhalters zu wählen, wodurch auch der Steckverbinder in eine vorteilhaftere Position gebracht werden kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Motorhalter für ein Verbinden mit einem Gehäuse eines Lüftermoduls, insbesondere für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet.
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Bei einer Verbesserung der Elektromotoranordnung weisen die ersten Befestigungseinrichtungen des Statorträgers jeweils einen von einem Dämpfungselement, welches insbesondere aus einem weichen Material bestehen kann, zumindest teilweise umschlossenen Vorsprung auf. Bei dieser Ausgestaltung sind die zweiten Befestigungseinrichtungen des Motorhalters jeweils mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines derartigen Dämpfungselements ausgebildet. Eine Übertragung von Vibrationen des Elektromotors auf den Motorhalter kann dadurch verringert werden.
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Bei einer weiteren Verbesserung sind die ersten Koppeleinrichtungen und die zweiten Koppeleinrichtungen dafür ausgebildet, die Zwischenwand und den Elektromotor elektrisch zu koppeln. Eine als mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte ausgebildete Zwischenwand kann somit in elektrische Verbindung mit dem Elektromotor gebracht werden, um beispielsweise die Wicklungen des Elektromotors mit elektrischem Strom zu versorgen.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die ersten Koppeleinrichtungen jeweils einen Steckkontakt auf. Der Steckkontakt kann vorzugsweise als eine mit federnden Kontaktzungen ausgebildete Einsteckbuchse oder ähnliches ausgeführt sein. Zusätzlich sind bei dieser Ausgestaltung die zweiten Koppeleinrichtungen mit Kontaktzungen oder mit Kontaktstiften ausgebildet, welche jeweils mit einem der Steckkontakte in Eingriff bringbar sind, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Durch die Verwendung von Steckkontakten kann insbesondere eine wieder lösbare elektrische Kopplung der Zwischenwand und des Elektromotors hergestellt werden. Die Notwendigkeit eines Schweißens zur Herstellung der elektrischen Verbindung entfällt.
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In einer Ausgestaltung ist der Elektromotor als ein bürstenloser Motor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor, ausgebildet. Dadurch wird eine wartungsarme Elektromotoranordnung geschaffen.
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Bei einer Weiterbildung weist der Elektromotor eine Welle auf, mit der ein Lüfterrad drehfest verbunden ist. Dies ermöglicht den Einsatz der Elektromotoranordnung in einem Lüftermodul zur Erzeugung eines Luftstroms.
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Bei einer weiteren Weiterbildung der Elektromotoranordnung sind der Motorhalter und/oder der Motorhalterdeckel aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff, gefertigt. Der Motorhalter oder der Motorhalterdeckel oder beide können in einem Spritzgießverfahren hergestellt sein. Dadurch wird eine rationelle und kostengünstige Herstellung von Motorhalter und Motorhalterdeckel ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren zum Montieren kann das Aufnehmen des Elektromotors in dem Motorhalter auch nach dem Verbinden des Motorhalterdeckels mit dem Motorhalter erfolgen.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch einzelne Aspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Elektromotoranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Perspektivansicht eines Motorhalters und eines Motorhalterdeckel im verbundenem Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine Perspektivansicht eines Motorhalters und eines Motorhalterdeckel zusammen mit einem von dem Motorhalter aufgenommenen Elektromotor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 den Motorhalter, den Motorhalterdeckel und den Elektromotor der 3, wobei die weggelassenen Bauelemente nun dargestellt sind;
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5 in einer Ansicht von einer Stirnseite der Elektromotoranordnung her eine Elektromotoranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 in einer Stirnansicht einen Stator und einen Statorträger des Elektromotors des dritten Ausführungsbeispiels der 5;
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7 in einer Perspektivansicht eine Zwischenwand für eine Elektromotoranordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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8 in einer perspektivischen Ansicht von oben eine bestückte Zwischenwand gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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9 die Zwischenwand aus 8 in einer Unteransicht.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt eine Elektromotoranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Elektromotoranordnung weist einen Elektromotor 1 auf, der seinerseits einen Stator 2, einen Rotor 3 und eine mit dem Rotor 3 drehfest verbundene Welle 4 aufweist. Die Welle 4 ist in zwei Lagern 5 beidseits des Rotors 3 um eine Achse A drehbar gelagert. Diese Achse A bildet bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auch eine Achse A der Elektromotoranordnung. Der Stator 2 des Elektromotors 1 umgibt den Rotor 3 in einer Umfangsrichtung desselben und ist an einem Statorträger 6 mittels mehrerer Schrauben 7, von denen in dem Schnitt der 1 nur eine gezeigt ist, befestigt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Statorträger 6 als ein zweiteiliges Gehäuse ausgebildet, mit einem ersten Statorträgerteil 6a und einem zweiten Statorträgerteil 6b, welche durch die Schrauben 7 aneinander befestigt sind. Jedes der beiden Statorträgerteile 6a und 6b trägt auch eines der beiden Lager 5.
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Im Bereich eines ersten Endes 4a der Welle 4 ist ein Lüfterrad 10 mit der Welle 4 in der Weise drehfest verbunden, dass das Lüfterrad 10 mittels des Elektromotors 1 antreibbar ist, um einen Luftstrom zu erzeugen. Hierzu ragt die Welle 4 an einer ersten Stirnseite 11a des Elektromotors 1 aus diesem heraus. Im Bereich einer zweiten Stirnseite 11b des Elektromotors 1 ist eine Zwischenwand 12 angeordnet. Die Zwischenwand 12 ist als eine im Wesentlichen scheibenförmige Kühlplatte 13 ausgebildet, auf der eine Leiterplatte oder Platine 14 flächig angeordnet ist. Zur Verbesserung der Wärmeleitung von der Leiterplatte 14 in die Kühlplatte 13 kann die Leiterplatte 14 mittels einer Wärmeleitpaste mit der Kühlplatte 13 verklebt sein.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 1 als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Zur Kommutierung des Motors ist mit Hilfe von Leiterbahnen auf der Leiterplatte 14 eine elektronische Schaltung ausgebildet. Die Leiterbahnen auf der Leiterplatte 14 verbinden unterschiedliche elektrotechnische und elektronische Bauelemente, beispielsweise Leistungsschalter, Leistungstransistoren, Kondensatoren, Spulen und dergleichen, wobei in 1 lediglich beispielhaft eine Drosselspule gezeigt und mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist.
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Um den Elektromotor 1 mit einem in 1 nicht dargestellten Gehäuse eines Lüftermoduls, beispielsweise dem Gehäuse eines Strömungskanals einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, verbinden zu können, ist der Elektromotor 1 in einem Motorhalter 16 aufgenommen. Der Motorhalter 16 umgibt den Elektromotor 1 entlang dessen Umfangsrichtung und bildet eine mechanische Schnittstelle zu dem Gehäuse des Lüftermoduls. Ein Motorhalterdeckel 17 deckt die auf der Stirnseite 11b des Elektromotors 1 angeordnete Zwischenwand 12 und insbesondere die elektronischen Bauelemente 15 ab. Der Motorhalterdeckel 17 ist jedoch mit dem Motorhalter 16 nicht einstückig ausgebildet, sondern der Motorhalterdeckel 17 ist mit dem Motorhalter 16 entweder im Bereich einer Verbindungsstelle V1 oder alternativ im Bereich einer Verbindungsstelle V2 verbunden. Das Verbinden des Motorhalterdeckels 17 mit dem Motorhalter 16 kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, wobei sichergestellt sein muss, dass der Motorhalterdeckel 17 mit dem Motorhalter 16 in mehreren vorbestimmten Winkellagen beider Bauteile zueinander verbindbar ist.
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Diese Winkellagen des Motorhalterdeckels 17 bezüglich des Motorhalters 16 sollen durch Rotation des Motorhalterdeckels 17 um die Achse A erreicht werden können. Vorzugsweise sind die vorbestimmten Winkellagen bezüglich der Achse A rotationssymmetrisch vorgesehen, also um konstante Winkelabstände gegeneinander versetzt. Um die Bauelemente 15 vor Feuchtigkeit, Schmutz und Staub zu schützen, ist die Verbindung zwischen dem Motorhalterdeckel 17 und dem Motorhalter 16 vorzugsweise feuchte- und staubdicht ausgeführt.
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Der Statorträger 6 weist mehrere erste Befestigungseinrichtungen 20 auf, welche als im Wesentlichen in einer radialen Richtung R nach außen vorstehende Vorsprünge 21 ausgebildet sind. In 1 ist nur eine der ersten Befestigungseinrichtungen 20 des Statorträgers 6 gezeigt, die ersten Befestigungseinrichtungen 20 sind bezüglich der Achse A jedoch gleichmäßig in Umfangsrichtung um diese verteilt angeordnet. Eine Anordnung, bei der Elemente in der vorliegenden Anmeldung als um die Achse A gleichmäßig, das heißt in gleichen Winkelabständen, angeordnet beschrieben sind, soll auch als bezüglich der Achse A rotationssymmetrisch bezeichnet werden. Wie ferner aus 1 ersichtlich, ist jeder der Vorsprünge 21 teilweise von einem Dämpfungselement 22 aus einem dämpfenden, weichen Material, insbesondere einem weichen Kunststoff, umschlossen. Jedes der Dämpfungselemente 22 weist eine Ausnehmung 22a auf, in der ein Endabschnitt des zugehörigen Vorsprungs 21 aufgenommen ist. Die Übertragung von Vibrationen des Elektromotors 1 auf den Motorhalter 16 wird dadurch vermindert.
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An dem Motorhalter 16 sind zweite Befestigungseinrichtungen 23 vorgesehen, welche als Ausnehmungen zur Aufnahme jeweils eines der Dämpfungselemente 22 ausgebildet sind. Auch die zweiten Befestigungseinrichtungen 23 sind bezüglich der Achse rotationssymmetrisch, mit anderen Worten, in gleichen Winkelabständen bezüglich der Achse A, angeordnet. Die Anzahl der ersten Befestigungseinrichtungen 20 entspricht hier der Anzahl der zweiten Befestigungseinrichtungen 23. In jeder zweiten Befestigungseinrichtung 23 ist ein Dämpfungselement 22 einer der ersten Befestigungseinrichtungen 20 aufgenommen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in 1 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen 20 und 23 derart ausgebildet, dass der Statorträger 6 in mehreren vorbestimmten Winkellagen des Statorträgers 6 bezüglich des Motorhalters 16 an diesem befestigt werden kann. Mit anderen Worten, der Statorträger 6 und der Motorhalter 16 können in mehreren Lagen zueinander, jeweils um einen konstanten Winkel um die Achse A gegeneinander verdreht, aneinander befestigt werden, mittels der ersten und zweiten Befestigungseinrichtung 20 und 23. Die Befestigungseinrichtungen 20, 23 sind dazu in der Weise ausgebildet, dass jedes der Dämpfungselemente 22 in jede der Ausnehmungen der zweiten Befestigungseinrichtungen 23 eingreifen kann.
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Der in der 1 gezeigte Motorhalterdeckel 17 weist eine im Wesentlichen ebene Stirnwand 24 auf. In einem Abstand von der Achse A ist ein elektrischer Steckverbinder 25 durch eine Öffnung 26 in der Stirnwand 24 geführt. Der Steckverbinder 25 dient dem Verbinden der elektronischen Bauelemente 15 auf der Leiterplatte 14 mit dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs. Vorzugsweise ist zwischen dem Steckverbinder 25 und den Rändern der Öffnung 26 eine Dichtung vorgesehen, welche ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit verhindert.
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Die Elektromotoranordnung gemäß 1 ist dafür vorgesehen, mittels der von dem Motorhalter 16 bereitgestellten Schnittstelle mit dem Gehäuse des Lüftermoduls verbunden zu werden. Diese Schnittstelle beinhaltet einerseits Einrichtungen zum Befestigen des Motorhalters 16 an dem Gehäuse des Lüftermoduls, beispielsweise Befestigungslaschen, welche in 1 nicht gezeigt sind, andererseits umfasst die Schnittstelle des Motorhalters 16 zu dem Gehäuse des Lüftermoduls auch einen Kühlluftkanal 27, welcher dafür dient, zur Kühlung der elektrotechnischen und elektronischen Bauelemente 15 erforderliche Kühlluft bereitzustellen. Die Schnittstelle des Motorhalters 16 zu dem Gehäuse des Lüftermoduls erlaubt bei diesem Ausführungsbeispiel ein Verbinden des Motorhalters 16 mit dem Gehäuse des Lüftermoduls in nur einer Position.
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Der durch die Stirnwand 24 des Motorhalterdeckels 17 ragende elektrische Steckverbinder 25 kann sich aufgrund der in Fahrzeugen üblicherweise beengten Platzverhältnisse als hinderlich erweisen, wenn die Elektromotoranordnung mit anderen Aggregaten umgeben bzw. umbaut werden soll. So kann es beispielsweise vorkommen, dass im Bereich der Stirnwand 24 ein Luftkanal für eine Belüftung des Fahrzeuginnenraums, ein CD-Wechsler oder ähnliches angeordnet werden soll. Je nach Ausstattungsvariante des Fahrzeugs oder nach Fahrzeugtyp kann die Position der die Elektromotoranordnung umgebenden Aggregate variieren. Um zu vermeiden, dass der herausragende elektrische Steckverbinder 25 hinderlich ist, kann bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Motorhalterdeckel 17 in mehreren Winkellagen bezüglich der Achse A mit dem Motorhalter 16 verbunden werden, um auf diese Weise die für den elektrischen Steckverbinder 25 günstigste Position wählen zu können. Eine Veränderung der Winkellage des Motorhalterdeckels 17 erfordert dann aber auch eine entsprechende Veränderung der Winkellage der Zwischenwand 12 um die Achse A, damit der Steckverbinder 25 weiterhin mit dem zugeordneten Kontakt auf der Leiterplatte 14 verbunden werden kann. Der Motorhalter 16 kann nicht als Ganzes um die Achse A gedreht werden, da dies die Schnittstelle zum Gehäuse des Lüftermoduls nicht erlaubt. Bei der Elektromotoranordnung der 1 kann der Elektromotor 1 zusammen mit der mit dem Elektromotor 1 gekoppelten Zwischenwand 12 in mehreren vorbestimmten Winkellagen an dem Motorhalter 16 befestigt werden. Jeder dieser Winkellagen des Statorträgers 6 bezüglich des Motorhalters 16 ist einer der Winkellagen des Motorhalterdeckels 17 zugeordnet. Um also den elektrischen Steckverbinder 25 in die günstigste Position bringen zu können, sind die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen 20, 23 somit lediglich in der zugeordneten der mehreren Winkellagen, in denen sie ineinander eingreifen können, in Eingriff zu bringen.
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2 zeigt einen Motorhalter 16 und einen mit dem Motorhalter 16 verbundenen Motorhalterdeckel 17 einer Elektromotoranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die zum Verbinden des Motorhalterdeckels 17 mit dem Motorhalter 16 vorgesehenen Verbindungseinrichtungen sind nicht im Detail gezeigt. Ein Elektromotor 1 (hier nicht dargestellt) ist in ähnlicher Weise wie in 1 in dem Motorhalter 16 der 2 aufgenommen. Der Motorhalterdeckel 17 ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aber anders ausgebildet und weist eine Ausbuchtung 30 in der Stirnwand 24 auf. Die Ausbuchtung 30 ist dafür vorgesehen, Platz für elektronische Bauelemente 15 zu schaffen, welche vergleichsweise groß oder hoch sind, beispielsweise große Kondensatoren. Auf diese Weise ist der Motorhalterdeckel 17 außerhalb der Ausbuchtung 30 platzsparend niedriger geformt. Ähnlich wie der elektrische Steckverbinder 25 kann die Ausbuchtung 30, die zu einer Außenseite des Motorhalterdeckels 17 vorsteht, beim Einbau von Aggregaten in das Fahrzeug, welche der Elektromotoranordnung benachbart vorgesehen sind, im Weg sein. In gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 kann auch für die Ausbuchtung 30, wie sie in 2 gezeigt ist, durch Wählen der günstigsten Winkellage des Motorhalterdeckels 17 dafür gesorgt werden, dass die Ausbuchtung 30 nicht stört.
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Die Befestigung des Statorträgers 6 an dem Motorhalter 16 ist in 3 genauer dargestellt. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei erste Befestigungseinrichtungen 20 vorgesehen, welche wie zu 1 beschrieben ausgebildet sind und bezüglich der Achse A um einen Winkel α von 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Wie 3 weiter zeigt, sind die ersten Befestigungseinrichtungen 20 sämtlich identisch ausgebildet. Die zweiten Befestigungseinrichtungen 23 sind als Ausnehmungen in der Wandung des Motorhalters 16 geformt, ebenfalls in Winkelabständen von α = 120° angeordnet und jeweils identisch ausgebildet. Je nach Erfordernis kann somit bei dem Ausführungsbeispiel der 3 der Statorträger 6 in eine von drei verschiedenen Winkellagen um die Achse A bezüglich des Motorhalters 16 gebracht werden.
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In 4 wurden die in 3 weggelassenen Bauteile des Elektromotors 1 hinzugefügt. Sichtbar ist eine Welle 4 und deren erstes Ende 4a, wobei das erste Ende 4a, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, dafür vorgesehen ist, mit einem Lüfterrad drehfest verbunden zu werden. In den 2–4 ist außerdem eine Befestigungslasche 31 mit einer Befestigungsbohrung 32 sichtbar, welche zum Befestigen des Motorhalters 16 an dem Gehäuse des Lüftermoduls dient und einen Teil der Schnittstelle zu diesem Gehäuse bildet. Auch ein seitlich von dem Motorhalter 16 abgehender Kühlluftkanal 27 ist in den 2–4 sichtbar.
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5 zeigt eine Stirnansicht einer Elektromotoranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches sich lediglich in der Form der Belüftungsöffnungen in dem Statorträger 6 von dem Ausführungsbeispiel der 2–4 unterscheidet.
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Die gleichmäßige Anordnung der ersten Befestigungseinrichtungen 20 und der zweiten Befestigungseinrichtungen 23 ist in 5 nochmals dargestellt. 6 illustriert die Befestigung des Stators 2 an dem Statorträger 6.
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Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 der Statorträger 6 in mehreren vorbestimmten Winkellagen an dem Motorhalter 16 befestigt werden. Anstelle einer Befestigungsmöglichkeit des Statorträgers 6 in mehreren Winkellagen bezüglich des Motorhalters 16, oder auch zusätzlich hierzu, kann die Kopplung der Zwischenwand 12 mit dem Elektromotor 1 in mehreren vorbestimmten Winkellagen erfolgen. Die in 7 abgebildete Zwischenwand 12 für eine Elektromotoranordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel weist erste Koppeleinrichtungen 33 auf, welche ebenfalls gleichmäßig um einen Winkel von 120° bezüglich der Achse A voneinander beabstandet angeordnet sind. Dabei ist der radiale Abstand der ersten Koppeleinrichtungen 33 von der Achse A identisch. Die in 7 gezeigte Zwischenwand 12 kann zum Beispiel bei einer Elektromotoranordnung gemäß 1 eingesetzt werden. In der Mitte der Zwischenwand 12 ist eine Aussparung 34 vorgesehen, welche einen Zugang zu dem zweiten Ende 4b der Welle 4 gewährt. Die Zwischenwand 12 weist wiederum eine Kühlplatte 13 und eine flächig mit der Kühlplatte 13 verbundene Leiterplatte 14 auf. Auf der Oberfläche der Leiterplatte 14 sind mehrere elektronische Bauelemente 15 vorgesehen, welche über nicht dargestellte Leiterbahnen miteinander zu einer Schaltung verbunden sind. Die Bauelemente 15 und die Schaltung dienen der Ansteuerung des Elektromotors 1, insbesondere der Versorgung von Wicklungen des Stators 2 mit elektrischem Strom. Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 sind die ersten Koppeleinrichtungen 33 derart angeordnet, dass sie mit zugeordneten zweiten Koppeleinrichtungen (nicht gezeigt) in Eingriff gebracht werden können und dadurch die auf der Leiterplatte 14 realisierte Schaltung mit den Wicklungen des Elektromotors 1 in elektrische Verbindung bringen. Dazu sind die ersten Koppeleinrichtungen 33 bei diesem Ausführungsbeispiel als buchsenartige Steckkontakte ausgebildet, in die Kontaktzungen oder Kontaktstifte von der Unterseite der Kühlplatte 13 her eingeführt werden können. Die zweiten, nicht dargestellten Koppeleinrichtungen sind bevorzugt als derartige Kontaktzungen oder Kontaktstifte ausgebildet, welche von der Achse A jeweils identischen radialen Abstand aufweisen, ebenfalls gleichmäßig und bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Winkelabständen von α = 120° zueinander im Bereich der zweiten Stirnseite 11b des Elektromotors angeordnet sind, und von dieser Stirnseite 11b beispielsweise im Wesentlichen parallel zu der Achse A abragen. Alternativ zu dem Herstellen einer elektrischen Verbindung durch Stecken wäre auch das Herstellen des elektrischen Kontakts durch eine Schweißverbindung denkbar. Werden an der Zwischenwand 12 derartige erste Koppeleinrichtungen 33 und an dem Elektromotor 1 derartige zweite Koppeleinrichtungen vorgesehen, welche einander zugeordnet sind, so ist nach dem Wählen der günstigsten Position des Motorhalterdeckels 17 nicht der Elektromotor 1 mit dem Statorträger 6 und dem Stator 2 sowie mit der mit dem Elektromotor 1 gekoppelten Zwischenwand 12 gegenüber dem Motorhalter 16 um ein oder mehrere konstante Winkelintervalle zu verdrehen, sondern der Statorträger 6 kann immer in derselben Winkellage bezüglich des Motorhalters 16 an diesen befestigt werden. Um die Position der Bauelemente 15 an die günstigste Winkellage des Motorhalterdeckels 17 anzupassen, wird die Zwischenwand 12 durch Rotieren der Zwischenwand 12 bezüglich des Elektromotors 1 um die Achse A in eine Winkellage gebracht, welche der günstigsten Winkellage des Motorhalterdeckels 17 zugeordnet ist, und in dieser Winkellage mit dem Elektromotor 1 gekoppelt, insbesondere durch Aufstecken der Steckkontakte 33 auf die zugeordneten Kontaktzungen oder Kontaktstifte. Die Verschaltung der ersten Koppeleinrichtungen 33 miteinander und mit den elektronischen Bauelementen 15 auf der Leiterplatte 14 sowie die Verschaltung der zweiten Koppeleinrichtungen mit den Wicklungen des Stators 2 sind derart ausgeführt, dass ein Koppeln von Zwischenwand 12 und Elektromotor 1 in jeder der mehreren möglichen Winkellagen erfolgen kann, ohne dass die Funktion der Elektromotoranordnung, insbesondere die Ansteuerung des Elektromotors 1, beeinträchtigt wird. Zusätzlich kann die Zwischenwand 12 mit Hilfe von Schrauben 35 an dem Statorträger 6 fixiert werden. Hierfür können Befestigungsbohrungen 36 in der Zwischenwand 12 vorgesehen sein, welche die Leiterplatte 14 und die Kühlplatte 13 durchdringen und ebenfalls bezüglich der Achse A rotationssymmetrisch angeordnet sind, das heißt einander entsprechende Befestigungsbohrungen 36 weisen bei dem in 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls einen Winkelversatz von α = 120° auf. 8 zeigt wiederum beispielhaft das außermittige Vorsehen eines Steckverbinders 25 auf der Leiterplatte 14. Die Unteransicht der 9 zeigt in der Kühlplatte 13 vorgesehene Ausnehmungen 37, durch welche die Kontaktzungen oder -stifte der zweiten Koppeleinrichtung hindurch in die Steckkontakte 33 eingeführt werden können.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert werden.
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Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Befestigungseinrichtungen und/oder Koppeleinrichtungen mit einem Winkelversatz von 120° beschränkt. Bei noch größerer gewünschter Flexibilität hinsichtlich der Winkellage des Motorhalterdeckels 17 können auch kleinere Winkelteilungen und entsprechend mehr Befestigungseinrichtungen und/oder Koppeleinrichtungen vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Welle
- 4a
- erstes Ende (Welle)
- 4b
- zweites Ende (Welle)
- 5
- Lager
- 6
- Statorträger
- 6a
- erstes Statorträgerteil
- 6b
- zweites Statorträgerteil
- 7
- Schraube
- 10
- Lüfterrad
- 11a
- erste Stirnseite (Elektromotor)
- 11b
- zweite Stirnseite (Elektromotor)
- 12
- Zwischenwand
- 13
- Kühlplatte
- 14
- Leiterplatte
- 15
- elektronisches Bauelement
- 16
- Motorhalter
- 17
- Motorhalterdeckel
- 20
- erste Befestigungseinrichtung
- 21
- Vorsprung
- 22
- Dämpfungselement
- 22a
- Ausnehmung (Dämpfungselement)
- 23
- zweite Befestigungseinrichtung
- 24
- Stirnwand (Motorhalterdeckel)
- 25
- elektrischer Steckverbinder
- 26
- Öffnung
- 27
- Kühlluftkanal
- 30
- Ausbuchtung
- 31
- Befestigungslasche (Motorhalter)
- 32
- Befestigungsbohrung (Befestigungslasche)
- 33
- erste Koppeleinrichtung
- 34
- Aussparung (Zwischenwand)
- 35
- Schraube
- 36
- Befestigungsbohrung (Zwischenwand)
- 37
- Ausnehmung (Kühlplatte)
- A
- Achse
- α
- Winkel
- R
- Radialrichtung
- V1
- Verbindungsstelle
- V2
- Verbindungsstelle
