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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotorstruktur mit Gleichstrom für Anwendungen im Automobilbereich vom Typ für die Verstellung von Sitzen, Bewegung von Fensterhebern und dergleichen.
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Heutzutage erfolgt die Ablesung der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung einer in einem Fahrzeug einzubauenden Antriebswelle eines Elektromotors mit Gleichstrom für Gewöhnlich mittels einer inkrementalartigen Vorrichtung, deren Steuerelektronik beim Erreichen und Erkennen eines Endanschlags einen Nullpunkt erkennt, wobei sie am Nullpunkt eine erste Kalibrierung ausführt, sodass von jenem Nullpunkt ausgehend die Elektronik durch Zählen der Impulse, die von einem im Motor angebrachten und der Antriebswelle zugewandten Sensor übermittelt werden, die Bewegungen der Welle erkennen und auswerten kann.
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Der Elektromotor ist für gewöhnlich mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelt, das seinerseits zur Betätigung eines Antriebs zum Öffnen oder Schließen eines Fensters, einer Wagentür oder zum Verstellen eines Sitzes oder zum Bewegen eines Scheibenwischers oder für ähnliche Anwendungen vorgesehen ist.
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Bei den Elektromotoren sind für derartige Anwendungen insbesondere Sensoren digitalen Typs, sogenannte Hall-Effekt-Sensoren, weit verbreitet.
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Werden diese Sensoren eingesetzt, erkennt die Elektronik aufeinanderfolgende Übergänge 1/0 und durch Zählen derselben erhält sie die Informationen über die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Antriebswelle und folglich der verbundenen Antriebe.
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Beim Einsatz von Hall-Sensoren stellen die Bauteile und Montage sowie die Steuerelektronik und Fahrzeugverkabelung, wobei für Letztgenannte besondere Verbinder erforderlich sind, einen Kostenfaktor dar.
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Ebenso bekannt ist die Möglichkeit zur Erfassung der Drehparameter der Antriebswelle ohne Einsatz von Hall-Sensoren, indem die Elektronik zum Ablesen des analogen Versorgungssignals ausgelegt wird.
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Insbesondere ist die Elektronik zum Zählen der sogenannten Schaltrippel, das heißt der durch das Schalten zwischen Bürsten und Kollektor verursachten Spannungsschwingungen, ausgelegt.
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Um zweckmäßig von der Steuerelektronik gelesen zu werden muss jedoch ein ähnliches analoges Signal einen Störpegel aufweisen, der niedrig ist und von der Elektronik wirkungsvoll gefiltert werden kann, wobei die Impulspegel, das heißt die Spannungsschwingungen beim Schalten, ausreichend Energie aufweisen, um von der Elektronik eindeutig erkannt zu werden; auf diese Art und Weise ist das analoge Signal mit einem digitalen Signal vergleichbar und als solches berechenbar.
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Dazu ist ein stabiles Gleichgewicht beim Kontakt zwischen Bürste und Schaltkollektor erforderlich.
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Um das stabile Gleichgewicht beim Kontakt zwischen Bürste und Kollektor zu fördern, neigt man heutzutage in der betreffenden Branche dazu, maßgenaue Bürstenaufnahmen bereitzustellen, welche die korrekte radiale Bewegung der darin befindlichen Bürste nicht beeinträchtigen und ein begrenztes Spiel zur Bürste aufweisen.
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Für gewöhnlich sind die Bürstenaufnahmen in ihrem Inneren mit schubladenartigen Führungen aus Messing versehen, die in den aus Kunststoff bestehendem Bürstenhaltekörper eingefügt oder in eine gedruckte Schaltung als Teil der Elektromotorstruktur eingebaut sind.
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Diese Lösungen sind verhältnismäßig kostspielig sei es wegen der Führungen aus Messing sei es wegen der kosten- und zeitintensiven Montage.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Elektromotorstruktur mit Gleichstrom für Anwendungen im Automobilbereich, die in der Lage ist, vorgenannte Nachteile der bekannten Gleichstrommotoren kostengünstig zu beseitigen.
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Im Rahmen dieser Aufgabenstellung besteht ein Ziel der Erfindung in der Bereitstellung einer Elektromotorstruktur, die das stabile Gleichgewicht der Kontaktabschnitte zwischen Bürsten und Kollektor verbessert und dadurch einen angemessenen und stabilen elektrischen Schaltrippel gewährleistet, welcher geeignet ist, von einer elektronische Platine abgelesen zu werden und folglich die Position und Geschwindigkeit des Motors zur Steuerung der Systembewegung zu bestimmen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Elektromotorstruktur, die eine kompakte Größe aufweist und zugleich nicht platzaufwändiger als ähnliche Motoren bekannten Typs ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Elektromotorstruktur, die einen einfachen Zusammenbau ermöglicht wie dies bei den Elektromotoren bekannten Typs der Fall ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Elektromotors, der mit bekannten Untersetzungsgetrieben verbunden werden kann, ohne diese jeglicher Änderung zu unterziehen.
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Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht folglich in der Bereitstellung einer Elektromotorstruktur mit Gleichstrom, die auch ohne Einbau von Hall-Effekt-Sensoren oder anderen ähnlichen Sensoren an Bord gesteuert werden kann.
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Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Standes der Technik auf alternative Art und Weise zu möglicherweise bestehenden Lösungen zu beseitigen.
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Die Lösung dieser Aufgabe und die Erreichung dieser und weiterer nachstehend offensichtlicher erscheinender Ziele erfolgt durch Bereitstellung einer Elektromotorstruktur mit Gleichstrom gemäß Anspruch 1, die wahlweise ein oder mehrere Merkmale der Unteransprüche umfasst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromotorstruktur mit Gleichstrom hervor, die beispielhaft und nicht einschränkend in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
- - 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Elektromotorstruktur darstellt;
- - 2 eine seitliche Schnittansicht der Elektromotorstruktur aus 1 darstellt;
- - 3 eine perspektivische Ansicht in auseinandergenommenem Zustand eines Teils der erfindungsgemäßen Elektromotorstruktur darstellt;
- - 4 eine perspektivische Ansicht einiger zusammenzubauender Komponenten der erfindungsgemäßen Elektromotorstruktur darstellt;
- - 5 eine perspektivische Ansicht in auseinandergenommenem Zustand weiterer Komponenten der erfindungsgemäßen Elektromotorstruktur darstellt;
- - 6 eine perspektivische Gesamtansicht der Darstellung in auseinandergenommenem Zustand aus 5 veranschaulicht;
- - 7 eine Schnittansicht entlang der Linie der Ebene VII-VII aus 2 darstellt.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend genannten Figuren wird die erfindungsgemäße Elektromotorstruktur mit Gleichstrom für Anwendungen im Automobilbereich vom Typ für die Verstellung von Sitzen, Bewegung von Fensterhebern und dergleichen allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
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Die Motorstruktur 10 umfasst Folgendes:
- - Ein Aufnahmegehäuse 11 aus Blech, das eine Dicke 30 von 1,1 mm bis 2,5 mm aufweist,
- - Einen röhrenförmigen Statorkörper 12 mit vier Polen 26, wobei die Pole 26 eine Dicke 27 in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse X des Motors von 1 mm bis 2 mm aufweisen,
- - Einen Rotor mit zwölf Nuten 13, der einen Außendurchmesser 28 von 25 mm bis 32 mm aufweist,
- - Eine Antriebswelle 14 mit Drehachse X, die einen Durchmesser 31 von 3,5 mm bis 6 mm aufweist und einen mit Lamellen 25 versehenen Schaltkollektor 15 mit einem Durchmesser 32 von 10 mm bis 13 mm umfasst,
- - Einen Bürstenhaltedeckel 16, der zum Schließen des Gehäuses 11 daran befestigt wird,
- - Zwei Schleifbürsten 17 und 18, die jeweils in einer entsprechenden im Bürstenhaltedeckel 16 ausgebildeten Aufnahme 19 und 20 getragen werden, sind mit einem Winkelabstand 21 von 90° in einer Ebene, die orthogonal zur Drehachse X ist, zueinander angeordnet; die Länge 22 in einer radialen Richtung Yl, Y2 jeweils in Bezug auf die Achse X jeder Bürste 17 und 18 entspricht mindestens dem doppelten Arbeitshub wie aus 7 hervorgeht, wobei unter „Arbeitshub“ der in 6 dargestellte Abstand 70 zwischen einer Versorgungsleitung 71 einer neuen Bürste 17 und 18 und dem durch eine für die Versorgungsleitung 71 vorgesehene Führung 73 gebildeten Endanschlagspunkt 72 zu verstehen ist, die im Bürstenhaltedeckel 16 ausgebildet ist und zu der die Versorgungsleitung 71 gelangt, wenn die Bürste 17 und 18 aufgebraucht ist; der Arbeitshub beträgt 2,5 bis 4,5 mm; die Breite 23 jeder Bürste 17 und 18 in einer Richtung Z1, Z2, die orthogonal zur Achse X und zur jeweiligen radialen Richtung Y1 und Y2 ist, beträgt 80% bis 97% der entsprechenden Breite einer Lamelle 25 des Kollektors 15,
- - Den Außendurchmesser 29 des Gehäuses 11, der im Bereich der Pole 26 32 mm bis 40 mm beträgt.
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Insbesondere beträgt der Durchmesser 31 der Welle 14 vorzugsweise 4 mm.
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Ferner beträgt insbesondere die Länge der Bürsten 22 vorzugsweise 6 mm bis 9,5 mm.
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Ferner beträgt insbesondere die Länge der Bürsten 23 vorzugsweise 2 mm bis 3 mm.
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Der Bürstenhaltedeckel 16 umfasst Folgendes:
- - zwei aus Kunststoff bestehende und an der Stirnseite angebrachte Körper 40 und 48, und zwar einen Bürstenhaltekörper 40 und einen Kä48, die dazu ausgebildet sind, im Innenraum die nachstehend beschriebenen Komponenten 42, 63, 64, 65, 66, 67 eines Stromkreises zu umschließen und zu isolieren; die Komponenten werden durch Einführen oder zumindest teilweise durch Aufdruck an den Kunststoffkörpern 40 und 48 angebracht,
- - eine an der Außenseite der Kunststoffkörper 40 und 48 angebrachte ringförmige Metallabdeckung 51, die bei Fertigstellung der Motorstruktur das Ende der Motorstruktur abschließt.
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Insbesondere umfasst der Bürstenhaltedeckel 16 Folgendes wie deutlich aus den 3, 4 und 5 hervorgeht:
- - einen Bürstenhaltekörper 40, der seinerseits die Aufnahmen 19 und 20 für die Bürsten 17 und 18 umfasst sowie einen seitlichen Ansatz 41 für die Montage der Leistungskontakte 42 sowie einen zentralen Kragen 43, der zum Aufnehmen der bekannten der Einfachheit halber nicht dargestellten Endstütze für die Antriebswelle 14 ausgebildet ist, wobei der zentrale Kragen 43 eine Durchgangsbohrung 44 für den Durchgang der Antriebswelle 14 aufweist;
- - einen seitlichen Verschluss- und Halteeinsatz 45 für die Bürsten 17 und 18, um die Bürsten 17 und 18 mittels entsprechender Schraubenfedern 46 und 47 gegen den Kollektor 15 gedrückt zu halten,
- - einen Kä48, der zum Umschließen des zentralen Kragens 43 und zum Schutz des umgebenden Teils des Bürstenhaltekörpers 40 ausgebildet ist, wobei sich seitlich aus dem Kä48 ein schachtelförmiges Teil 49 erstreckt, das dazu ausgebildet ist, samt dem seitlichen Ansatz 41 für die Montage der Leistungskontakte 42 eine seitliche zur Stromversorgung dienende Steckdose 50 zu bilden,
- - eine ringförmige Abdeckung 51, die dazu ausgebildet ist, jenen Teil des Kä48, der den zentralen Kragen 43 des Bürstenhaltekörpers 16 umgibt, zu bedecken; die ringförmige Abdeckung 51 besteht aus metallischem Werkstoff.
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Der seitliche Verschluss- und Halteeinsatz 45 für die Bürsten 17 und 18 ist über einrastende Eingriffsmittel 53 am Bürstenhaltekörper 16 befestigt, die elastisch verformbare Flügel mit aus dem Bürstenhaltekörper 16 in axialer Richtung hervorragenden lösesicheren Zähnen 54 umfassen sowie einen sich aus dem seitlichen Einsatz 45 in radialer Richtung erstreckenden und zur Aufnahme der Flügel 54 ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 55; die Kopplung zwischen den Flügeln 54 und dem ringförmigen Vorsprung 55 erfolgt mittels einer axial oder parallel zur Achse X verlaufenden Bewegung.
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Auf ähnliche Weise wird der Kä48 über einrastende Eingriffsmittel 56 am Bürstenhaltekörper 16 befestigt, die einen elastisch verformbare Flügel 57 mit einem aus dem Bürstenhaltekörper 16 in axialer Richtung hervorragenden lösesicheren Zahn 61 umfassen sowie einen äußeren Vorsprung 58 mit einer Durchgangsbohrung 59, der eine Einrastkante 60 für den lösesicheren Zahn 61 bildet.
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Ferner umfasst der Bürstenhaltekörper 40 entsprechende Aufnahmen 68, 69, 70, 71 und 72 zum Unterbringen von „EMV“ Filterkomponenten, die also elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen und in ihrer Gesamtheit mit 62 gekennzeichnet sind.
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Die „EMV“ Filterkomponenten 62 umfassen zwei mit 63 und 64 gekennzeichnete Cy Kondensatoren, zwei Drosseln 65 und einen Varistor 66.
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Im Bürstenhaltekörper 16 ist ferner ein Temperaturschalter 67 untergebracht.
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Es ist praktisch festgestellt worden, dass die Erfindung die gesteckten Ziele erreicht und die zugrunde gelegte Aufgabe erfüllt hat.
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Insbesondere ist durch die Erfindung eine Elektromotorstruktur bereitgestellt worden, die das stabile Gleichgewicht der Kontaktabschnitte zwischen Bürsten und Kollektor verbessert und dadurch einen angemessenen und stabilen elektrischen Schaltrippel gewährleistet, welcher geeignet ist, von einer elektronischen Platine abgelesen zu werden und folglich die Position und Geschwindigkeit des Motors zur Steuerung der Systembewegung zu bestimmen.
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Ferner ist durch die Erfindung eine Elektromotorstruktur bereitgestellt worden, die eine kompakte Größe aufweist und zugleich nicht platzaufwändiger als ähnliche Motoren bekannten Typs ist.
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Des Weiteren ist durch die Erfindung eine Elektromotorstruktur bereitgestellt worden, die einen einfachen Zusammenbau ermöglicht wie dies bei den Elektromotoren bekannten Typs der Fall ist.
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Zudem ist durch die Erfindung eine Elektromotorstruktur bereitgestellt worden, die mit bekannten Untersetzungsgetrieben verbunden werden kann, ohne diese jeglicher Änderung zu unterziehen.
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Durch die Erfindung ist also eine Elektromotorstruktur mit Gleichstrom bereitgestellt worden, die auch ohne Einbau von Hall-Effekt-Sensoren oder anderen ähnlichen Sensoren an Bord gesteuert werden kann.
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Die so konzipierte Erfindung unterliegt zahlreichen Änderungen und Variationen, die allesamt in das Erfindungskonzept fallen; ferner können alle Details durch andere technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
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Soweit mit der spezifischen Anwendung kompatibel, können in der Praxis die verwendeten Komponenten und Materialien, ebenso wie die betreffenden Maße und Formen, je nach Erfordernissen und Stand der Technik beliebig sein
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Soweit die in irgendeinem Anspruch erwähnten Merkmale und Verfahren mit einem Bezugszeichen versehen sind, sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche hinzugefügt, und demzufolge haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung auf die Auslegung jeglichen beispielhaft mit diesen Bezugszeichen gekennzeichneten Elements.
