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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Entstöreinrichtung für eine insbesondere als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einer erfindungsgemäßen Entstöreinrichtung sowie die Verwendung eines Elektromotors.
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Eine Entstöreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt. Sie ist Bestandteil eines mit (Kohle-)Bürsten versehenen Elektromotors in einem Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug und dient dazu, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Elektromotors zu verbessern bzw. sicherzustellen. Die bekannte Entstöreinrichtung umfasst dabei bei einem 2-Pol-Elektromotor zwei Cy-Entstörkondensatoren, die einerseits mit den beiden Stromzuführungen (Kohlebürsten) des Elektromotors, und andererseits mit einem Massepotential elektrisch leitend verbunden sind. Die Entstörkondensatoren sind im Bereich einer aus Kunststoff bestehenden Bürstenhalterplatte angeordnet, wobei der der Masseanbindung dienende Draht des Entstörkondensators in Wirkverbindung mit einem Federelement angeordnet ist, das den Draht unter Ausbildung einer Vorspannkraft gegen das aus Metall bestehende Gehäuse (Poltopfgehäuse) des Elektromotors drückt.
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Wichtig für eine derartige Masseverbindung zwischen einem Entstörelement und beispielsweise dem metallischen Gehäuse des Elektromotors ist es, dass zum einen ein geringerer Übergangswiderstand erzielt wird, und dass zum anderen eine besonders robuste und sich über die Betriebsdauer des Elektromotors nicht verändernde, zuverlässige Verbindung geschaffen wird.
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Nachteilig bei dem oben geschilderten Stand der Technik ist es, dass das Federelement lediglich an einer Seite bzw. an einem Endbereich mit dem Bauteil (Bürstenhalterplatte) befestigt ist und die Höhe der Vorspannkraft auf den Draht des Entstörkondensators somit nur relativ schwierig einzustellen bzw. kontrollierbar ist. Dadurch ist insbesondere die angesprochene zuverlässige Masseanbindung des Entstörelements über die Lebensdauer der elektrischen Maschine nicht zuverlässig sichergestellt.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik noch Lösungen bekannt, bei denen ein als Massefeder ausgebildetes Federelement beispielsweise in eindeutig definierter Art und Weise in einen Ringspalt zwischen einer Bürstenhalterplatte und dem Poltopfgehäuse des Elektromotors eingesetzt ist, wobei das Entstörelement mit seinem Draht mittels einer Schweißverbindung mit der Massefeder verbunden ist. Eine derartige Lösung arbeitet zwar hinsichtlich ihrer Funktion, auch über die Lebensdauer des Elektromotors betrachtet, zufriedenstellend, die Ausbildung der Schweißverbindung erfordert jedoch einen erhöhten Montage- bzw. Fertigungsaufwand. Auch ist eine Lösung bekannt, bei der der Entstörkondensator mit seinem elektrisch leitenden Draht unmittelbar zwischen dem Bürstenhaltekörper und dem Poltopfgehäuse klemmend aufgenommen ist. Nachteilig dabei ist, dass durch das eine relativ hohe Elastizität aufweisende Material (Kunststoff) der Bürstenhalterplatte keine eindeutig definierte Einpresskraft, insbesondere bei Temperaturschwankungen erzielbar ist, wodurch der Übergangswiderstand sich bei Temperaturschwankungen stark verändern kann, so dass die Funktion nicht sichergestellt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entstöreinrichtung für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, dass zum einen eine besonders robuste und zuverlässige Masseanbindung des Entstörelements an ein aus Metall bestehendes Gehäuse ermöglicht wird, und dass diese Verbindung darüber hinaus besonders einfach herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Entstöreinrichtung für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest ein Teilbereich des Federelements zusammen mit dem das Gehäuseelement (Poltopfgehäuse) kontaktierenden Bereich des Abschnitts des Entstörelements in einem Radialspalt zwischen dem Bauteil und dem Gehäuseelement angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine mechanisch zuverlässige, reproduzierbare Anpresskraft des elektrisch leitenden Bereichs des Entstörelements über die gesamte Betriebsdauer der elektrischen Maschine und benötigt darüber hinaus außer der Montage der angesprochenen Bauteile insbesondere keine zusätzliche Verbindung zwischen den Bauteilen (Schweißverbindung) wie beim Stand der Technik.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Entstöreinrichtung für eine elektrische Maschine sind in den Unteransprüchen angeführt.
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Eine geometrisch eindeutige Anordnung des Federelements in dem Spalt bzw. Ringspalt zwischen dem Bauteil (Bürstenhalterplatte) und dem Gehäuseelement (Poltopfgehäuse) mit stets gleicher Vorspannkraft des Federelements wird erzielt, wenn das Federelement durch Anlage zweier Abstützabschnitte an das Bauteil elastisch deformiert ist, und dass der an dem Gehäuseteil anliegende Bereich des Abschnitts zwischen den Abstützabschnitten angeordnet ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Entstöreinrichtung ist es vorgesehen, dass das Federelement, außer mit dem elektrisch leitenden Abschnitt des Entstörelements, elektrisch nicht mit der Maschine verbunden ist. Dadurch werden über die gesamte Betriebsdauer der elektrischen Maschine stets elektrisch konstante Verhältnisse bzw. Übergangswiderstände an dem Entstörelement erzeugt, die insbesondere nicht von den elektrischen Eigenschaften des Federelements abhängig sind.
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In bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung des Federelements ist dieses als Stanz-/Biegeteil in Form eines Federblechs ausgebildet. Ein derartiges Federelement lässt sich relativ einfach herstellen und ermöglicht es, dieses dem jeweiligen Anwendungsfall bzw. der Geometrie der Baueile besonders einfach anzupassen und mit den Bauteilen zu verbinden bzw. in Wirkverbindung zu bringen.
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Zur definierten Positionierung des elektrisch leitenden Abschnitts des Entstörelements ist es besonders vorteilhaft, wenn das Federblech einen Führungsschlitz aufweist, in dem der elektrisch leitende Abschnitt des Entstörelements bereichsweise geführt ist.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Federelements ist es darüber hinaus vorgesehen, dass das Federelement einen Deformationsbereich aufweist, an dem der elektrisch leitende Bereich des Abschnitts auf der dem Gehäuse zugewandten Seite anliegt, und dass der Deformationsbereich zwischen den Abstützabschnitten angeordnet ist.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Bauteil ein Bürstenhalterelement ist. Damit wird eine räumlich nahe Anbindung des Entstörelementes an das Gehäuse (Poltopf) ermöglicht.
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Zur Befestigung des Federblechs ist es vorgesehen, dass dieses durch eine Klemm- oder Rastverbindung mit dem Bauteil (Bürstenhalterplatte) verbunden ist. Eine derartige Befestigung ist deshalb von besonderem Vorteil, da keine separaten Befestigungselemente wie Schrauben oder ähnliches benötigt werden, die ansonsten zu einem erhöhten Montageaufwand führen würden.
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Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass das Federblech einen im Wesentlichen U-förmigen Halteabschnitt aufweist, der einen Haltebereich des Bauteils form- und kraftschlüssig umgreift. Eine derartige Anbindung ermöglicht eine großflächige und zuverlässige Befestigung des Federblechs an dem Bauteil (Bürstenhalterplatte).
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Eine elektrische Maschine benötigt in der Regel, abhängig von deren Polzahl, mindestens zwei Entstörelemente. Um eine besonders einfache Befestigung der Entstörelemente unter Verwendung einer geringen Anzahl von Teilen zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass das Federblech zur Aufnahme mehrerer Abschnitte von Störelementen ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass ein einziges Federblech beispielsweise zur Masseanbindung von zwei Entstörkondensatoren an das Gehäuse des Elektromotors verwendet wird.
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Vorzugsweise ist das Störmittel als Cy-Kondensator ausgebildet. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere Entstörelemente wie beispielsweise Drosseln, Cx-Kondensatoren, Varistoren oder ähnliches denkbar.
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Derartige robuste und besonders sichere Masseanbindungen eignen sich neben den klassischen 2-Pol-Elektromotoren insbesondere für 4-Pol-Elektromotoren, da bei derartigen Anwendungen erhöhte EMV-Anforderungen vorhanden sind.
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Bevorzugt ist die Verwendung eines derartigen Elektromotors als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug. Unter einem derartigen Komfortantrieb soll dabei insbesondere, jedoch nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb, ein Sitzverstellungsantrieb, ein Schiebedachantrieb oder ähnliches verstanden werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 in vereinfachter Darstellung den Verbindungsbereich zwischen einem Anschlussdraht eines Cy-Kondensators und einem aus Metall bestehenden Gehäuse unter Verwendung eines Federelementes, bevor der Anschlussdraht des Kondensators in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Gehäuse ist,
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2 ein Detail der 1 bei der Anlage des Anschlussdrahts des Kondensators an das Gehäuse und
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3 bis 5 jeweils perspektivische Ansichten auf unterschiedlich ausgebildete Federelemente bzw. Masseanbindungen von Kondensatordrähten.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein Teilbereich einer als Elektromotor 10 ausgebildeten elektrischen Maschine 1 dargestellt, die insbesondere Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug ist. Der dargestellte Ausschnitt des Elektromotors 10, der als bürstenbehafteter Elektromotor 10 ausgebildet ist, zeigt stark vereinfacht ein aus Kunststoff bestehendes Bürstenhalteelement in Form einer aus Kunststoff bestehenden Bürstenhalterplatte 11 mit einem Durchbruch 12 zur Durchführung einer nicht gezeigten Ankerwelle, wobei eine ebenfalls nicht dargestellte (Kohle-)Bürste elektrisch leitend mit einem Entstörmittel 15 in Form eines Cy-Kondensators 16 verbunden ist. Der Cy-Kondensator 16 weist zwei Anschlussdrähte 14, 17 auf, wovon der eine Anschlussdraht 14 elektrisch mit der Bürste verbunden ist, während der andere Anschlussdraht 17 zur Masseanbindung an ein aus Metall bestehendes Gehäuseelement 18 in Form eines aus Blech bestehenden Poltopfgehäuses 20 vorgesehen ist. Das Entstörmittel 15 ist zusammen mit einem Federelement 25 Bestandteil einer erfindungsgemäßen Entstöreinrichtung 100, die dazu dient, den Anschlussdraht 17 elektrisch leitend mit dem Poltopfgehäuse 20 zu verbinden.
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Ergänzend wird erwähnt, dass in der 1 lediglich ein einziges Entstörmittel 15 in Form des Cy-Kondensators 16 dargestellt ist. In der Regel ist jeder Bürste des Elektromotors 10 jedoch ein separates, derartiges Entstörmittel 15 zugeordnet.
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Das Federelement 25 ist als Stanz-/Biegeteil in Form eines Federblechs 26 ausgebildet, das entsprechend der Darstellung insbesondere der 1 und 2 einen im Querschnitt U-förmigen Halteabschnitt 27 aufweist, der einen radial umlaufenden, in Form eines Stegs ausgebildeten Haltebereich 28 der Bürstenhalterplatte 11 umgreift, so dass der Halteabschnitt 27 beispielsweise mit dem Haltebereich 28 eine Klemmverbindung ausbildet. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Federblech 26 beispielsweise Rastöffnungen aufweist, die zur Ausbildung einer Rastverbindung mit entsprechenden Rastnocken am Bürstenhalterelement 11 zusammenwirken. Auf der dem Poltopfgehäuse 20 zugewandten Seite, das die (runde) Bürstenhalterplatte 11 konzentrisch umgibt, weist das Federblech 26 zwei Abstützabschnitte 31, 32 auf, die am Außenumfang der Bürstenhalterplatte 11 anliegen. Zwischen den beiden Abstützabschnitten 31, 32 ist ein gebogen ausgebildeter Deformationsabschnitt 33 vorgesehen, so dass zwischen dem Deformationsabschnitt 33 und der Bürstenhalterplatte 11 ein Spalt 34 ausgebildet ist, wobei die Größe des Spalts 34 in Abhängigkeit der Höhe der auf dem Deformationsabschnitt 33 wirkenden Deformationskraft F abhängig ist. Der Anschlussdraht 17 des Cy-Kondensators 16 ist durch eine Öffnung 35 der Bürstenhalterplatte 11 hindurchgeführt und durchdringt einen insbesondere in den 3 und 4 erkennbaren Längsschlitz 36 im Federblech 26. Weiterhin ist der Anschlussdraht 17 im Bereich des Federblechs 26 derart geführt, dass dieser auf der dem Poltopfgehäuse 20 zugewandten Seite an dem Deformationsabschnitt 33 von außen her anliegt und in Richtung des Abstützabschnittes 32 geführt ist, wo der Anschlussdraht 17 endet.
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Die elastische Deformationskraft F auf dem Deformationsbereich 33 des Federblechs 26 wird hervorgerufen bei der Montage der Bürstenhalterplatte 11 in Richtung des Pfeils 37 beim Gegeneinanderbewegen des Bürstenhalterelementes 11 zum Poltopfgehäuse 20. Dabei gelangt der im Bereich des Deformationsabschnitts 33 angeordnete Bereich 38 des Anschlussdrahts 17 in elektrisch leitenden Kontakt mit dem elektrisch mit Massepotential verbundenen Poltopfgehäuse 20, wobei gleichzeitig der Deformationsabschnitt 33 unter Verringerung der Größe des Spalts 34 elastisch deformiert wird. Im Einbauzustand der Bürstenhalterplatte 11 befindet sich diese zumindest mit einem Teilbereich des Federblechs 26 zumindest annähernd, vorzugsweise vollständig axial im Bereich des Poltopfgehäuses 20 und innerhalb eines als Ringspalt 40 ausgebildeten Spalts zwischen der Bürstenhalterplatte 11 und dem Poltopfgehäuse 20. Um eine Anlage des Anschlussdrahts 17 an der (Innen-)Wand des Poltopfgehäuses 20 und somit die Entstehung der elastischen Deformationskraft F zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass zumindest der Anschlussdraht 17, vorzugsweise jedoch auch das Federblech 26 derart radial über die Bürstenhalterplatte 11 herausragen, dass diese über den Innendurchmesser des Poltopfgehäuses 20 (bei nicht montierter Bürstenhalterplatte 11) reichen.
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In der 3 ist ein Federblech 26a dargestellt, dass aus zwei entsprechend den 1 und 2 dargestellten Federblechen 26 besteht, die über einen in der 3 lediglich teilweise erkennbaren Verbindungsabschnitt 39 miteinander verbunden sind, der radial innerhalb des Haltebereichs 28 geführt ist, so dass ein derartiges Federblech 26a zur Aufnahme bzw. Befestigung zweier Anschlussdrähte 17a, 17b zweiter Entstörelemente 15 geeignet ist. In der 4 ist hingegen die Verwendung zweier separater Federbleche 26 gezeigt, die jeweils zur Befestigung eines Anschlussdrahts 17 eines Entstörmittels 15 dienen. Zuletzt ist in der 5 ein nochmals modifiziertes Federblech 26b dargestellt, das zwei parallel zueinander angeordnete Längsschlitze 36 zur Aufnahme jeweils eines Anschlussdrahtes 17a, 17b aufweist.
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Die soweit beschriebene Entstöreinrichtung 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist es denkbar, eine derartige Entstöreinrichtung 100 nicht nur bei Elektromotoren, sondern beispielsweise bei Generatoren oder ähnlichen elektrischen Maschinen einzusetzen.
