DE102013104348A1

DE102013104348A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102013104348A1
Application number: DE102013104348A
Authority: DE
Inventors: Qing Bin Luo; Zhao Sen Meng; Wen Ming Wu; Wing Cheung LAM; Qiang Xu; Da Xuan Zhan
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2013-10-31
Also published as: JP2013233075A; US9537377B2; US20130307360A1; CN103378695A; JP6162472B2

Abstract

Eine Motoranordnung für einen Fensterheber-Mechanismus hat einen Motor und ein Getriebe. Der Motor hat einen Stator mit einem Metallgehäuse und einen Rotor mit einem Kommutator, der in dem Gehäuse drehbar aufgenommen ist. Eine Endkappenanordnung ist mit dem Gehäuse verbunden. Die Endkappenanordnung umfasst eine Mehrzahl von Bürsten für einen Gleitkontakt mit dem Kommutator, eine Mehrzahl von Verbindungselementen für die Verbindung mit einer externen Stromquelle, Induktoren, die zwischen die Bürsten und die Verbindungselemente geschaltet sind, und Abschirmschichten, mit welchen die Induktoren plattiert sind und die mit dem Gehäuse elektrisch verbunden sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoren und insbesondere einen Motor mit niedrigen Pegeln emittierter elektromagnetischer Interferenz (EMI).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Elektromotor mit einem Kommutator und mit Bürsten hat normalerweise einen Filterkreis, der zwischen die Bürsten und eine externe Stromquelle geschaltet ist, um Elektrorauschen oder EMI zu reduzieren. Der Filterkreis hat normalerweise einen Induktor. Während des Betriebs dreht sich der Kommutator relativ zu den Bürsten mit einer hohen Geschwindigkeit, und der Strom, der in den mit dem Kommutator verbundenen Wicklungen fließt, ändert sich rapid, wodurch EMI-Signale erzeugt werden. Diese Signale werden mit dem Induktor gekoppelt. Wenn die EMI-Signale eine hohe Frequenz haben, wirkt der Induktor als Antenne, die hochfrequente Störsignale aussendet, die bei einer EMI-Prüfung des Motors zu einem Versagen führen.
Daher wird ein neuer Motor gewünscht, der einen Filterkreis mit einem Induktor hat und bei dem die Pegel emittierter EMI-Signale niedrig sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Motor angegeben, umfassend: einen Stator mit Metallgehäuse; einen Rotor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und einen Kommutator hat; und eine mit dem Gehäuse verbundene Endkappenanordnung, umfassend: eine Mehrzahl von Bürsten für einen Gleitkontakt mit dem Kommutator; eine Mehrzahl von Verbindungselementen für die Verbindung mit einer externen Stromquelle; einen Induktor, der elektrisch zwischen eine der Bürsten und ein ausgewähltes der Verbindungselemente geschaltet ist; und eine Abschirmschicht, mit der der Induktor plattiert ist und die elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.
Vorzugsweise besteht die Abschirmschicht aus Metall.
Vorzugsweise ist die Abschirmschicht ein dünnes Zinnblech.
Vorzugsweise hat der Induktor einen im Wesentlichen zylindrischen Hauptkörper mit zwei Leitungen, die sich jeweils von den axialen Enden des Hauptkörpers erstrecken, und der Hauptkörper des Induktors ist mit der Abschirmschicht plattiert.
Vorzugsweise hat die Abschirmschicht ein Erdungsende, das elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.
Vorzugsweise hat die Endkappenanordnung ein Zwischenelement, das mit dem Gehäuse verbunden ist, und das Erdungsende ist über das Zwischenelement elektrisch mit dem Gehäuse verbunden.
Vorzugsweise ist eine erste der Leitungen mit einer der Bürsten und die zweite Leitung mit dem Anschlusselement verbunden.
Vorzugsweise ist in dem Verbindungselement ein Schlitz gebildet, und die zweite Leitung des Induktors in den Schlitz hineingedrückt.
Vorzugsweise umfasst der Stator eine Mehrzahl von Magneten, die in dem Gehäuse untergebracht sind, und der Rotor hat einen von den Magneten umschlossenen Rotorkern und eine Mehrzahl von Spulen, die um den Rotorkern gewickelt sind.
Durch vorliegende Erfindung wird auch eine Fensterheber-Motoranordnung angegeben, die einen Motor wie vorstehend definiert enthält, wobei der Motor eine Schneckenwelle hat, die mit einem Schneckenrad kämmt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 zeigt eine Fensterheber-Motoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schnittbild der Fensterheber-Motoranordnung von 1;
3 ist eine Teilansicht des Motors von 1 zur Darstellung einer Abschirmschicht, mit welcher der Induktor plattiert ist;
4 zeigt den Induktor von 3;
5A zeigt ein EMI-Prüfergebnis der vertikalen Komponente der EMI-Signale bei Frequenzen zwischen 1 GHz und 2 GHz, die durch den Motor von 3 erzeugt werden;
5B ist ähnlich wie 5A, mit der Ausnahme, dass die Abschirmschicht von dem der Prüfung unterzogenen Motor entfernt wurde;
6A zeigt ein EMI-Prüfergebnis der horizontalen Komponente der EMI-Signale bei Frequenzen zwischen 1 GHz und 2 GHz, die durch den Motor von 3 erzeugt werden; und
6B ist ähnlich wie 6A, mit der Ausnahme, dass die Abschirmschicht von dem der Prüfung unterzogenen Motor entfernt wurde.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 bis 3 zeigen einen Motor 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Verwendung in einer Fensterheber-Motoranordnung 11. Die Anordnung 11 umfasst ein Gehäuse 13, mit dem der Motor 10 verbunden ist, und ein Schneckenrad 15, das in dem Gehäuse 13 aufgenommen ist. Zur Ausgabe eines Drehmoments steht das Schneckenrad 15 mit dem Motor 10 im Eingriff und wird durch den Motor angetrieben. Die Fensterheber-Motoranordnung ist bei abgenommener Gehäuseabdeckung gezeigt, um die Teile im Inneren darzustellen.
Der Motor 10 hat einen Rotor 12 und einen den Rotor 12 aufnehmenden Stator 22. Der Rotor 12 hat eine Welle 14, einen an der Welle 14 befestigten Rotorkern 16, eine Anzahl von Spulen 18, die um den Rotorkern 16 gewickelt sind, und einen an der Welle 14 befestigten Kommutator 20. Die Welle 14 steht über eine an ihr gebildete Schnecke mit dem Schneckenrad 15 im Eingriff. Der Stator hat ein im Wesentlichen becherförmiges Metallgehäuse 24 mit einer Öffnung (nicht benannt), einer Anzahl von Permanentmagneten 26, die an der Innenwand des Gehäuses 24 befestigt sind und den Rotor 16 und die Spulen 18 umschließen, und einer Endkappenanordnung 28, die das Gehäuse 24 verschließt.
Die Endkappenanordnung 28 hat eine isolierende Endkappe 30 (in 3 teilweise dargestellt), eine Anzahl von Bürsten 32, die an der Endkappe 30 befestigt sind, für den Kontakt mit dem Kommutator 20, eine Anzahl von leitenden Verbindungselementen 34, die für die Verbindung mit einer externen Stromquelle an der Endkappe 30 befestigt sind und sich außerhalb der Endkappe erstrecken, eine Anzahl von Induktoren 36, die zwischen das jeweilige Verbindungselement 34 und die Bürste 32 geschaltet sind, und eine Anzahl von Abschirmschichten 38. Die Endkappe ist vorzugsweise als integraler Teil des Gehäuses 13 ausgebildet.
Es wird auf 4 Bezug genommen. Jeder Induktor 36 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 40 und zwei Leitungen 42, die sich von jeweiligen axialen Enden des Hauptkörpers 40 erstrecken. Die beiden Leitungen 42 sind jeweils elektrisch mit dem Anschlusselement 34 und mit der Bürste 32 verbunden. Der Hauptkörper 40 des Induktors 36 ist mit der Abschirmschicht 38 plattiert, die ein Erdungsende 39 hat, das sich an seinem freien Ende axial erstreckt. Das Erdungsende 39 ist über leitendes Zwischenelement 44, das in der vorliegenden Ausführungsform an dem Gehäuse 24 befestigt ist, elektrisch mit dem Gehäuse 24 verbunden. Das Erdungsende 39 kann zum Beispiel durch Verschweißen oder durch Plattieren eines Teils des Zwischenelements mit demselben verbunden sein. Die Abschirmschicht 38 kann aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Zinn bestehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abschirmschicht 38 ein dünnes Zinnblech, das wenig kostet und das sich leicht um den Hauptkörper 40 des Induktors 36 herumwickeln lässt.
Dadurch werden während des Betriebs die meisten EMI-Signale, die von dem Induktor 36 ausgestrahlt werden, über die Abschirmschicht 38 durch das Gehäuse 24 des Motors 10 absorbiert. Wie in den 5A und 5B zu sehen ist, wurde die vertikale Komponente des EMI-Signals von dem Motor 10 bei Frequenzen zwischen 1 GHz und 2 GHz um etwa 6 dB reduziert. Es wird auf die 6A und 6B Bezug genommen, die zeigen, dass die horizontale Komponente der von dem Motor 10 erzeugten EMI-Signale mit Frequenzen zwischen 1 GHz und 2 GHz in der vorliegenden Ausführungsform um etwa 7 dB reduziert wurden. Dadurch sind die von dem Motor 10 insgesamt erzeugten EMI-Signale schwächer.
Vorzugsweise definiert jedes Anschlusselement 34 einen darin gebildeten Schlitz 35. Eine der Leitungen 42 des Induktors 36 ist in den Schlitz 35 hineingedrückt, um den Induktor 36 mit dem Verbindungselement 34 zu verbinden.
Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen das Erdungsende 39 direkt mit dem Gehäuse 24 verbunden sein kann, wenn der Induktor 36 neben dem Gehäuse 24 des Motors 10 angeordnet ist. In diesem Fall kann das Zwischenelement 44 entfallen.
Es versteht sich, dass die Endkappe mit dem Gehäuse 13 der Fensterheber-Motoranordnung 11 integral ausgebildet sein kann, wie in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Wahlweise kann die Endkappe separat ausgebildet sein, damit der Motor vor der Verbindung mit dem Gehäuse komplett zusammengebaut werden kann.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Motor, umfassend: einen Stator (22) mit einem Metallgehäuse (24); einen Rotor (12), der in dem Gehäuse drehbar aufgenommen ist und einen Kommutator (20) hat; und eine Endkappenanordnung (28), die mit dem Gehäuse verbunden ist; wobei die Endkappenanordnung umfasst: eine Mehrzahl von Bürsten (32) für den Gleitkontakt mit dem Kommutator; eine Mehrzahl von Verbindungselementen (34) für die Verbindung mit einer externen Stromquelle; und einen Induktor (36), der elektrisch zwischen eine der Bürsten (32) und ein ausgewähltes der Verbindungselemente (34) geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine Abschirmschicht (38), mit welcher der Induktor (36) plattiert ist und die mit dem Gehäuse (24) elektrisch verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Abschirmschicht (38) aus Metall besteht.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Abschirmschicht (38) ein dünnes Zinnblech ist.
Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Induktor (36) einen im Wesentlichen zylindrischen Hauptkörper (40) mit zwei sich von den jeweiligen axialen Enden des Hauptkörpers erstreckenden Leitungen (42) umfasst und der Hauptkörper des Induktors mit der Abschirmschicht (38) plattiert ist.
Motor nach Anspruch 4, wobei die Abschirmschicht (38) ein Erdungsende (39) hat, das mit dem Gehäuse (24) elektrisch verbunden ist.
Motor nach Anspruch 5, wobei die Endkappenanordnung (28) ferner ein Zwischenelement (44) umfasst, das mit dem Gehäuse (24) verbunden ist, und wobei das Erdungsende (39) über das Zwischenelement (44) mit dem Gehäuse (24) elektrisch verbunden ist.
Motor nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei eine erste der Leitungen (42) mit einer der Bürsten (32) und die zweite Leitung (42) mit dem Verbindungselement (34) verbunden ist.
Motor nach Anspruch 7, wobei ein Schlitz (35) in dem Verbindungselement (34) gebildet ist und die zweite Leitung (42) in den Schlitz hineingedrückt ist.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Stator (22) eine Mehrzahl von Magneten (26) aufweist, die in dem Gehäuse (24) aufgenommen sind, und wobei der Rotor (12) einen Rotorkern (16) hat, der von den Magneten (26) umschlossen ist, und eine Mehrzahl von Spulen (18), die um den Rotorkern gewickelt sind.
Fensterheber-Motoranordnung, umfassend: ein Gehäuse (13); ein Schneckenrad (15), das in dem Gehäuse drehbar aufgenommen ist; und einen Motor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, der mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei an der Welle (14) eine Schnecke gebildet ist, die mit dem Schneckenrad (15) kämmt.