DE102020117712A1

DE102020117712A1 - Einrichtung und Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102020117712A1
Application number: DE102020117712.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Westerhoff; Hendrik Varain; The Binh Lai
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2022-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse (1) angeordneten Elektromotors (16), insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors (16), aufweisend elektrische Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3), welche zur Kompensation mechanischer Spannungen zumindest abschnittsweise gestaucht sind, in einem Motorgehäuse (1)ausgebildete Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3), welche in das Motorgehäuseinnere führen, von der Motorgehäuseaußenseite (3) in die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) eingesetzte Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3), durch welche die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors (16) in das Gehäuseinnere hindurchgeführt sind, und ein Befestigungselement (10), welches an den Dichtelementen (6, 6.1, 6.2, 6.3) zumindest bereichsweise anliegend derart an dem Motorgehäuse (1) befestigbar ist, dass es die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) in die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) presst und dabei die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) abdichtet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse (1) angeordneten Elektromotors (16), insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors, insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors, bei welchem zwischen einem Motorgehäuseinneren und einem Motorgehäuseäußeren ein Druckunterschied besteht.
Bei verschiedenen technischen Anwendungen ist es erforderlich, Elektromotoren in einem Gehäuse unterzubringen. Zum elektrischen Kontaktieren eines im Motorgehäuseinneren angeordneten Elektromotors können elektrische Leiter ausgehend von einer Leiterplatte, von welcher der Elektromotor angesteuert wird, durch die Motorgehäusewand hindurchgeführt sein. Aufgrund von Druckunterschieden zwischen dem Motorgehäuseinneren und dem Motorgehäuseäußeren, wie es insbesondere bei Klimakompressoren der Fall ist, müssen Durchbrechungen, durch welche elektrische Leiter zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors hindurchgeführt sind, abgedichtet sein. Darüber hinaus besteht das Erfordernis einer elektrischen Isolierung der elektrischen Leiter gegenüber dem Motorgehäuse. Bislang werden elektrische Leiter zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors in das Motorgehäuse beziehungsweise in die Durchbrechungen eines Motorgehäuses eingeglast, wodurch eine Abdichtung des Motorgehäuseinnenraums sowie eine elektrische Isolierung gegenüber dem Motorgehäuse erreicht wird. Das Einglasen der elektrischen Leiter verursacht jedoch vergleichsweise starre Verbindungen, welche infolge von mechanischen Vibrationen für Schwingungsbrüche anfällig sind. Ferner hat sich gezeigt, dass durch bislang verwendete Stecksysteme zur elektrischen Verbindung an sogenannten E-Pins ein erhöhter Verschleiß durch eine Zunahme des elektrischen Übergangswiderstandes an den Verbindungsstellen zu beobachten ist. Weiterhin von Nachteil sind die erhöhten Kosten, welche durch das Einglasen infolge von erhöhtem Energieaufwand verursacht werden.
Weitere Lösungen zum Abdichten von elektrischen Leitern gegenüber einer Gehäusewand sind aus der US 2008/0138226 A1 und der US 2017/0201145 A1 bekannt. Beide Schriften offenbaren elastische Dichtelemente, welche von einer Gehäuseinnenseite, das heißt vom Gehäuseinneren, in Durchbrechungen eingesteckt sind, wobei die elektrischen Leiter durch die elastischen Dichtelemente hindurchgeführt sind. Die Geometrien der Dichtelemente korrespondieren dabei derart mit den Durchbrechungen, dass ein Bewegen oder Lösen der elastischen Dichtelemente in Richtung der Gehäuseaußenseite gesperrt ist, wodurch die Abdichtung des Gehäuseinnenraums gewährleistet wird. Als nachteilig erweisen sich die bekannten Lösungen insbesondere bei der Montage und Demontage der elastischen Dichtelemente, da die elastischen Dichtelemente in einem schwer zugänglichen Bereich von der Gehäuseinnenseite eingesteckt werden müssen. Im Wartungsfall oder bei einem Austausch der Dichtelemente müssen das Gehäuse und gegebenenfalls im Gehäuseinneren angeordnete Komponenten aufwändig demontiert werden, um an die elastischen Dichtelemente zu gelangen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung vorzuschlagen, welche eine wartungsfreundliche elektrische Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors, insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors, bei welchem im Betrieb zwischen einem Motorgehäuseinneren und einem Motorgehäuseäußeren ein Druckunterschied besteht, ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors, insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors, vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Weiterbildungen und Ausführungen sind jeweils in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors, insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors, weist in einem Motorgehäuse ausgebildete Durchbrechungen auf, welche in das Motorgehäuseinnere führen. Weiterhin umfasst die Einrichtung elektrische Leiter zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors sowie Dichtelemente, welche von der Motorgehäuseaußenseite in die Durchbrechungen eingesetzt sind, wobei die elektrischen Leiter zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors durch die Dichtelemente in das Gehäuseinnere hindurchgeführt sind. Eine Sicherung der Dichtelemente in den Durchbrechungen ist mit einem Befestigungselement gewährleistet, welches an den Dichtelementen zumindest bereichsweise anliegend derart an dem Motorgehäuse befestigbar ist, dass es die Dichtelemente in die Durchbrechungen presst und dabei die Durchbrechungen abdichtet. Zur Kompensation mechanischer Spannungen sind die elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise gestaucht.
Dadurch, dass die Dichtelemente zum Abdichten der in dem Motorgehäuse ausgebildeten Durchbrechungen von der Motorgehäuseaußenseite in die Durchbrechungen eingesetzt sind, können die Dichtelemente im Wartungsfall auf einfache Weise vorteilhaft von außen zugänglich ausgetauscht werden, ohne dass eine Demontage des Gehäuses oder des im Gehäuse angeordneten Motors erforderlich ist. Bei der Erfindung sind die Dichtelemente zum Abdichten der Durchbrechungen von der Motorgehäuseaußenseite eingesetzt, so dass durch Lösen des auf der Motorgehäuseaußenseite befestigbaren Befestigungselements die Dichtelemente aus den Durchbrechungen entfernt und ausgetauscht werden können. Indem das Befestigungselement die Dichtelemente in die Durchbrechungen presst und die Dichtelemente fixiert, wird auf die Dichtelemente von der Motorgehäuseaußenseite eine ausreichend hohe Druckkraft ausgeübt, um ein Herauslösen aufgrund eines im Motorgehäuseinneren herrschenden Gegendrucks zu verhindern. Vorzugsweise wirken die Dichtelemente und das Befestigungselement formschlüssig zusammen.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird auf Steckverbindungen zur elektrischen Kontaktierung verzichtet, um Verlustleistungen durch Übergangswiderstände an den Steckverbindungsstellen zu vermeiden. Es ist daher vorgesehen, dass die elektrischen Kontaktierungen durch Löten bereitgestellt sind. Es kann daher vorgesehen sein, dass die Enden der elektrischen Leiter verzinnt sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann eine von der äußeren Motorgehäuseoberfläche beabstandet angeordnete Leiterplatte vorgesehen sein, mit welcher die elektrischen Leiter elektrisch kontaktiert sind, wobei die elektrischen Leiter im Verlauf zwischen der Motorgehäuseaußenseite und der Leiterplatte zumindest abschnittsweise gestaucht sind. Die Leiterplatte ist zur elektrischen Ansteuerung des Elektromotors vorgesehen.
Die Stauchung der elektrischen Leiter ist als relative Längenänderung so zu verstehen, dass die elektrischen Leiter eine Dehnungsreserve aufweisen, um eine Kompensation von mechanischen Spannungen, welche während des Betriebs infolge von Temperaturänderungen oder durch Vibrationen verursacht werden können, zu ermöglichen. Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die elektrischen Leiter an der Motorgehäuseinnenseite oder an der Motorgehäuseaußenseite gestaucht. Die elektrischen Leiter können eine Dehnungsreserve somit auf der Motorgehäuseinnenseite oder auf der Motorgehäuseaußenseite aufweisen, so dass mechanische Spannungen auf der Motorgehäuseinnenseite oder auf der Motorgehäuseaußenseite kompensiert werden können. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiter auf beiden Gehäuseseiten an der Motorgehäuseinnenseite und an der Motorgehäuseaußenseite gestaucht sind, so dass die elektrischen Leiter Dehnungsreserven auf der Motorgehäuseinnenseite und auf der Motorgehäuseaußenseite aufweisen.
Die Stauchung der elektrischen Leiter kann jeweils mit mindestens einer Spiralwindung ausgebildet sein.
Die im Motorgehäuse ausgebildeten Durchbrechungen können von der Motorgehäuseaußenseite zur Motorgehäuseinnenseite hin verjüngende Querschnitte aufweisen. Dabei sind die von der Motorgehäuseaußenseite zugänglichen Querschnitte der Durchbrechungen größer als auf der Motorgehäuseinnenseite. Entsprechend der geometrischen Form der Durchbrechungen können die Dichtelemente eine im wesentlichen konische Form aufweisen, um vorteilhaft einen Formschluss zu gewährleisten.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der im Motorgehäuse ausgebildeten Durchbrechungen können die Durchbrechungen jeweils eine im wesentlichen zylindrische Form mit jeweils mindestens zwei Querschnittsgrößen aufweisen, wobei die Querschnitte auf der Motorgehäuseaußenseite größer ausgebildet sind. Auf der Motorgehäuseinnenseite sind die Querschnitte der Durchbrechungen entsprechend kleiner ausgebildet. Die zylindrischen Querschnitte können eine vorgegebene Länge aufweisen. Indem die Durchbrechungen jeweils mindestens zwei zylindrische Querschnittsgrößen aufweisen, wobei die Querschnitte auf der Motorgehäuseaußenseite größer ausgebildet sind, weist jede Durchbrechung am Übergang vom größeren Querschnitt zum kleineren Querschnitt einen Absatz auf, welcher ein Widerlager oder Auflager für ein von der Motorgehäuseaußenseite in die Durchbrechung eingesetztes Dichtelement ausbildet. Somit liegt ein in die Durchbrechung eingesetztes Dichtelement zumindest bereichsweise auf dem Absatz auf. Die Tiefe des Absatzes ist an die Dimensionierung des Dichtelements angepasst. Gemäß dieser Ausgestaltung können die Dichtelemente eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausgestaltungen können die Dichtelemente elastisch verformbar sein. Als elastisches Element kann ein Elastomer oder ein Silikon eingesetzt sein.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausgestaltungen kann jedes Dichtelement dreiteilig ausgebildet sein, wobei jeweils ein Elastomer in den Durchbrechungen zwischen zwei Kunststofflochscheiben eingefasst ist. Die Kunststoff lochscheiben sind vorteilhaft vorgesehen, um eine Reibung anliegender Komponenten gering zu halten.
Als Befestigungselement kann mindestens eine Schraube verwendet werden, welche durch Eindrehen in das Motorgehäuse die an der Schraubenkopfunterseite anliegenden Dichtelemente in die Durchbrechungen presst. Gemäß einer Ausgestaltung kann für jedes Dichtelement eine separate Schraube vorgesehen sein. Sofern mehr als zwei Dichtelemente vorgesehen sind, kann, gemäß einer weiteren Ausgestaltung, als Befestigungselement ein Plattenelement verwendet werden, welches mit mindestens einer Schraube an dem Motorgehäuse befestigbar ist. Das als Plattenelement ausgebildete Befestigungselement kann an einer seiner Seiten schwenkbar mit dem Motorgehäuse gekoppelt sein. Denkbar ist weiterhin eine Klemmverbindung zur Befestigung des Plattenelements. Das Plattenelement kann mehrere Durchbrechungen als Durchführungen für die elektrischen Leiter aufweisen. Das Plattenelement ist ausgebildet, um einen Anpressdruck auf die Dichtelemente auszuüben. Vorzugsweise sind die Dichtelemente derart ausgebildet, dass sie über die Oberfläche der Motorgehäuseaußenseite hinausragen. Weiterhin kann die Geometrie des Plattenelements im Bereich der Anlagefläche an die Dichtelemente durch Wölbungen geometrisch so ausgestaltet sein, dass die Druckkraftübertragung auf die Dichtelemente punktuell erhöht ist.
Indem die elektrischen Leiterkontakte durch die in den Durchbrechungen eingesetzten Dichtelemente hindurchgeführt sind, sind die elektrischen Leiterkontakte gegenüber dem Motorgehäuse elektrisch isoliert. Darüber hinaus können die elektrischen Leiter mit einem Lack elektrisch isoliert sein.
Die Anzahl der Durchbrechungen richtet sich nach der Anzahl der zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors erforderlichen elektrischen Leiter. Zur elektrischen Kontaktierung von bürstenlosen Dreiphasenelektromotoren sind beispielsweise mindestens drei elektrische Leiter erforderlich, so dass mindestens drei Durchbrechungen mit jeweils einem Dichtelement vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors, insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors, bei welchem

- in einem Motorgehäuse in das Motorgehäuseinnere führende Durchbrechungen ausgebildet werden,
- elektrische Leiter mit einem Elektromotor verlötet werden,
- der Elektromotor in das Motorgehäuse eingeführt wird, wobei die elektrischen Leiter zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors von der Motorgehäuseinnenseite durch die Durchbrechungen hindurchgesteckt werden,
- vor oder nach dem Hindurchstecken der elektrischen Leiter von der Motorgehäuseaußenseite Dichtelemente in die Durchbrechung eingesteckt werden,
- die Dichtelemente mit einem an der Motorgehäuseaußenseite befestigbaren Befestigungselement in die Durchbrechungen gepresst werden, und
- die elektrischen Leiter auf der Motorgehäuseaußenseite mit einer von der Motorgehäuseoberfläche beabstandet angeordneten Leiterplatte verlötet werden.

Vorzugsweise werden die Dichtelemente beim Einpressen in die Durchbrechungen plastisch verformt. Die elektrischen Leiter können durch die Dichtelemente hindurchgesteckt werden, wenn die Dichtelemente vor dem Hindurchstecken durch die Durchbrechungen in die Durchbrechungen eingesetzt werden. Die Dichtelemente weisen entsprechende Öffnungen als Hindurchführungen für die elektrischen Leiter auf. Gemäß einer Ausführungsvariante kann vorgesehen werden, dass die Dichtelemente nach dem Hindurchstecken der elektrischen Leiter durch die Durchbrechungen in die Durchbrechungen eingesetzt werden.
Die Durchbrechungen können gemäß einer Ausgestaltung von der Motorgehäuseaußenseite zur Motorgehäuseinnenseite hin verjüngend ausgebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Durchbrechungen zylindrisch jeweils mit zwei verschiedenen Querschnittsgrößen ausgebildet werden, wobei der größere Querschnitt auf der Motorgehäuseaußenseite ausgebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen werden, dass die elektrischen Leiter des Elektromotors beim Einführen des Elektromotors in das Motorgehäuse mit einem Zugwerkzeug von der Motorgehäuseaußenseite durch die Durchbrechungen gezogen werden. Das Zugwerkzeug kann mehrere Greifer aufweisen, welche von der Motorgehäuseaußenseite jeweils durch die Durchbrechungen geführt werden, um die elektrischen Leiter auf der Motorgehäuseinnenseite zu greifen. Durch Ziehen der Greifer des Zugwerkzeugs werden die von den Greifern gegriffenen Enden der elektrischen Leiter von der Motogehäuseinnenseite durch die Durchbrechungen auf die Motorgehäuseaußenseite gezogen.
Zur Kompensation von mechanischen Spannungen werden die elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise gestaucht. Vorzugsweise wird durch die Stauchung mindestens eine Spiralwindung als Dehnungsreserve erzeugt. Eine Stauchung der elektrischen Leiter kann für beide Motorgehäuseseiten vorgesehen werden, wobei eine Stauchung der motorgehäuseaußenseitig elektrisch zu kontaktierenden elektrischen Leiter nach dem Hindurchstecken durch die Durchbrechungen und vor dem Verlöten mit der Leiterplatte ausgeführt wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors,
2: eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotors,
3A: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors in einem Zustand vor der Anordnung des Elektromotors in einem Motorgehäuse,
3B: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors in einem Zustand nach Einsetzen des Elektromotors in das Motorgehäuse,
4A: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors in einem Zustand vor der Anordnung des Elektromotors in das Motorgehäuse, und
4B: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors in einem Zustand nach Einsetzen des Elektromotors in das Motorgehäuse.

In den Figuren sind wiederkehrende Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse 1 angeordneten Elektromotors (nicht gezeigt). Die Einrichtung weist drei in einer Gehäusewand des Motorgehäuses 1 ausgebildete Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 auf, welche von der Motorgehäuseaußenseite 3 zur Motorgehäuseinnenseite 4 führen. Die Motorgehäuseaußenseite 3 kann als Niedrigdruckseite bezeichnet werden, wobei die Motorgehäuseinnenseite 4 als Hochdruckseite bezeichnet werden kann.
Die Einrichtung umfasst weiterhin elektrische Leiter 5.1, 5.2, 5.3 zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors (nicht gezeigt) sowie Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3, welche von der Motorgehäuseaußenseite 3 in die Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 eingesetzt sind. Die elektrischen Leiter 5.1, 5.2, 5.3 sind zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors durch die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 in das Gehäuseinnere hindurchgeführt. Die Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 weisen jeweils eine zylindrische Form mit jeweils zwei Querschnittsgrößen auf, wobei die Querschnitte auf der Motorgehäuseaußenseite 3 größer ausgebildet sind. Auf der Motorgehäuseinnenseite 4 sind die Querschnitte der Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 entsprechend kleiner ausgebildet, so dass jeweils im Verlauf der Durchbrechungen von der Motorgehäuseaußenseite 3 zur Motorgehäuseinnenseite 4 am Übergang von einem größeren Querschnitt zu einem kleineren Querschnitt ein Absatz in vorgegebener Tiefe ausgebildet ist. Die Absätze dienen als Auflager oder Widerlager für die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3. Die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 sind jeweils dreiteilig ausgebildet, wobei jeweils ein elastisches Element 7, beispielsweise Gummi oder Silikon, zwischen zwei Kunststofflochscheiben 8 eingefasst ist. Die Kunststofflochscheiben 8 und das zwischen den zwei Kunststofflochscheiben 8 eingefasste elastische Element 7 bilden somit einen Stapel, welcher als in die Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 eingesetztes Dichtelement 6.1, 6.2, 6.3 über die äußere Motorgehäuseoberfläche 9 hinausragt. Zumindest jeweils eine obere Kunststofflochscheibe 8 der Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 ragt über die äußere Motorgehäuseoberfläche 9 hinaus. Die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 sind elektrisch isolierend, so dass die durch die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 hindurchgeführten elektrischen Leiter 5.1, 5.2, 5.3 gegenüber dem Motorgehäuse 1 elektrisch isoliert sind. Zusätzlich können die elektrischen Leiter 5.1, 5.2, 5.3 zur elektrischen Isolierung mit einem Lack beschichtet sein.
Eine Sicherung der Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 in den Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 ist mit einem Befestigungselement in Form eines Plattenelements 10 gewährleistet, welches an den Dichtelementen 6.1, 6.2, 6.3, das heißt an den oberen Kunststofflochscheiben der Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 anliegend derart an der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 mit zwei Schrauben 11 befestigt ist, dass es die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 in die Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 presst und dabei die Durchbrechungen 2.1, 2.2, 2.3 abdichtet. Dabei wird der Anpressdruck auf die Dichtelemente 6.1, 6.2, 6.3 erhöht, indem die Schrauben 11 des Plattenelements 10 festgezogen werden. Der Anpressdruck wird auf zwischen den Kunststofflochscheiben 8 angeordnete elastische Elemente 7 übertragen, wobei die elastischen Elemente 7 elastisch verformt werden.
Die Einrichtung weist weiterhin eine von der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 beabstandet angeordnete Leiterplatte 13 auf, mit welcher die elektrischen Leiter 5.1, 5.2, 5.3 verlötet sind. Die Leiterplatte 13 ist zur Steuerung eines Elektromotors eingerichtet.
Zur Kompensation mechanischer Spannungen weisen die elektrischen Leiter 5.1, 5.2, 5.3 auf der Motorgehäuseaußenseite 3 zwischen der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 und der Leiterplatte 13 sowie auf der Motorgehäuseinnenseite 4 zumindest bereichsweise ausgebildete Stauchungen 12 in Form jeweils einer Spiralwindung auf.
Die 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse 1 angeordneten Elektromotors (nicht gezeigt). Die 2 entspricht einem Ausschnitt der in 1 gezeigten Einrichtung. In dem Motorgehäuse 1 ist eine Durchbrechung 2 ausgebildet, welche einen zylindrischen Querschnitt aufweist, wobei der von der Motorgehäuseaußenseite 3 zugängliche Querschnitt größer ist als der von der Motorgehäuseinnenseite 4 zugängliche Querschnitt. Im Verlauf der Durchbrechung 2 von der Motorgehäuseaußenseite 3 zur Motorgehäuseinnenseite 4 weist die Durchbrechung 2 somit einen Absatz auf, auf welchen das Dichtelement 6, welches von der Motorgehäuseaußenseite 3 in die Durchbrechung 2 eingesteckt ist, aufliegt. Das zylindrische Dichtelement 6 ist dreiteilig mit einem zwischen zwei Kunststofflochscheiben 8 eingefassten elastischen Element 7 ausgebildet. Dabei weist die untere Kunststofflochscheibe 8, welche auf dem Absatz aufliegt, einen Zapfen auf, der in den kleineren Durchbrechungsquerschnitt, welcher in das Motorgehäuseinnere mündet, eingesteckt ist. Die obere Kunststofflochscheibe 8, welche der Motorgehäuseaußenseite 3 zugewandt ist, ist dicker ausgebildet und ragt über die äußere Motorgehäuseoberfläche 9 hinaus. Das Plattenelement 10 liegt an der oberen Kunststofflochscheibe 8 des Dichtelements 6 an. Die Pfeile 14 kennzeichnen den Anpressdruck 14, welcher durch das Plattenelement 10 auf das Dichtelement 6 ausgeübt wird. Der elektrische Leiter 5 ist mit der Leiterplatte 13, welche von der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 beabstandet angeordnet ist, verlötet. Ausgehend von der Leiterplatte 13 ist der elektrische Leiter 5 durch eine in dem Plattenelement 10 ausgebildete Durchbrechung 15 und durch das Dichtelement 6 hindurchgeführt. Auf der Motorgehäuseaußenseite 3 zwischen der Motorgehäuseoberfläche 9 und der Leiterplatte 13 sowie auf der Motorgehäuseinnenseite 4 weist der elektrische Leiter 5 jeweils eine Stauchung 12 mit einer Dehnungsreserve in Form einer Spiralwindung auf.
Zur vereinfachten Darstellung des Verfahrensprinzips sind Details der Durchbrechungen und der Dichtelemente in den 3 und 4 nicht gezeigt.
Die 3A und 3B zeigen eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors 16. Dabei zeigt die 3A einen Zustand vor der Anordnung des Elektromotors 16 in dem Motorgehäuse 1 und die 3B einen Zustand nachdem der Elektromotor 16 in dem Motorgehäuse 1 eingesetzt angeordnet ist. Das Verfahren ist zur vereinfachten Darstellung exemplarisch mit nur einem elektrischen Leiter 5 gezeigt. Bei dem Verfahren wird zunächst eine in das Motorgehäuseinnere führende Durchbrechung 2 ausgebildet. Der elektrische Leiter 5 wird zur elektrischen Kontaktierung mit dem Elektromotor 16 verlötet. Gegebenenfalls können das Ausbilden der Durchbrechung 2 in dem Motorgehäuse 1 und das Verlöten des elektrischen Leiters 5 mit dem Elektromotor 16 als separate beziehungsweise gesonderte Schritte erfolgen. Gemäß der 3A weist der elektrische Leiter 5 eine elektromotorseitig ausgebildete Stauchung 12 auf. Die Stauchung 12 auf der Motorgehäuseinnenseite 4 kann vor der Einhausung des Elektromotors 16 ausgebildet werden. Der elektrische Leiter 5, welcher mit dem Elektromotor 16 verlötet ist, wird durch eine Durchbrechung 2 in der Motorgehäusewand 17 hindurchgesteckt, so dass der elektrische Leiter 5 über die äußere Motorgehäuseoberfläche 9 hinausragt. Anschließend wird der Elektromotor 16 in Pfeilrichtung in das Motorgehäuse 1 eingeführt, wobei der elektrische Leiter 5 durch die Durchbrechung 2 geschoben wird. Vor oder nach dem Hindurchstecken des elektrischen Leiters 5 wird ein Dichtelement (nicht gezeigt) von der Motorgehäuseaußenseite 3 in die Durchbrechung 2 eingesteckt. Anschließend wird das Dichtelement mit einem an der Motorgehäuseaußenseite 3 befestigbaren Befestigungselement (nicht gezeigt) in die Durchbrechung 2 gepresst. Gemäß 3B wird der elektrische Leiter 5 auf der Motorgehäuseaußenseite 3 in der Länge gekürzt, gestaucht und mit einer von der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 beabstandet angeordneten Leiterplatte 13 verlötet.
Die 4A und 4B zeigen eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsvariante eines Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors 16, wobei im Unterschied zu den 3A und 3B ein Zugwerkzeug 18 eingesetzt wird, mit welchem der elektrische Leiter 5 beim Einführen des Elektromotors 16 in das Motorgehäuse 1 durch die Durchbrechung 2 hindurchgezogen wird. Dabei zeigt die 4A einen Zustand vor der Anordnung des Elektromotors 16 in dem Motorgehäuse 1 und die 4B einen Zustand nachdem der Elektromotor 16 in dem Motorgehäuse 1 eingesetzt angeordnet ist. Das Zugwerkzeug 18 wird mit einem Greifer (nicht gezeigt) zunächst durch die Durchbrechung 2 hindurchgesteckt. Der Greifer greift das Ende des elektrischen Leiters 5. Indem das Zugwerkzeug 18 in Pfeilrichtung bewegt wird, wird der Elektromotor 16 in das Motorgehäuse 1 eingeführt und der elektrische Leiter 5 durch die Durchbrechung 2 gezogen, so dass der in 4B gezeigte Zustand erreicht wird. Anschließend wird der Überstand des elektrischen Leiters 5 auf der Motorgehäuseaußenseite 3 in der Länge gekürzt. Das verbleibende Ende des elektrischen Leiters 5 wird anschließend gestaucht und mit einer von der äußeren Motorgehäuseoberfläche 9 beabstandet angeordneten Leiterplatte 13 verlötet.
Die Erfindung ist insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von Elektromotoren für Klimakompressoren vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Motorgehäuse
2, 2.1, 2.2, 2.3: Durchbrechungen
3: Motorgehäuseaußenseite
4: Motorgehäuseinnenseite
5, 5.1, 5.2, 5.3: elektrische Leiter
6, 6.1, 6.2, 6.3: Dichtelemente
7: elastisches Element
8: Kunststofflochscheibe
9: äußere Motorgehäuseoberfläche
10: Befestigungselement / Plattenelement
11: Schrauben
12: Stauchungen
13: Leiterplatte
14: Anpressdruck
15: Durchbrechung
16: Elektromotor
17: Motorgehäusewand
18: Zugwerkzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2008/0138226 A1 [0003]
US 2017/0201145 A1 [0003]

Claims

Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse (1) angeordneten Elektromotors (16), insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors (16), aufweisend - elektrische Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3), welche zur Kompensation mechanischer Spannungen zumindest abschnittsweise gestaucht sind, - in einem Motorgehäuse (1) ausgebildete Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3), welche in das Motorgehäuseinnere führen, - von der Motorgehäuseaußenseite (3) in die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) eingesetzte Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3), durch welche die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) zur elektrischen Kontaktierung eines Elektromotors (16) in das Gehäuseinnere hindurchgeführt sind, und - ein Befestigungselement (10), welches an den Dichtelementen (6, 6.1, 6.2, 6.3) zumindest bereichsweise anliegend derart an dem Motorgehäuse (1) befestigbar ist, dass es die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) in die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) presst und dabei die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) abdichtet.
Einrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine von einer äußeren Motorgehäuseoberfläche (9) beabstandet angeordnete Leiterplatte (13), mit welcher die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) elektrisch kontaktiert sind, wobei die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) im Verlauf zwischen der Motorgehäuseaußenseite (3) und der Leiterplatte (13) zumindest abschnittsweise gestaucht sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) an der Motorgehäuseinnenseite (4) und/oder an der Motorgehäuseaußenseite (3) gestaucht sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchung (12) der elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) jeweils mit mindestens einer Spiralwindung ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Motorgehäuse (1) ausgebildeten Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) von der Motorgehäuseaußenseite (3) zur Motorgehäuseinnenseite (4) hin verjüngende Querschnitte aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) eine im wesentlichen konische Form aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Motorgehäuse (1) ausgebildeten Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) jeweils eine im wesentlichen zylindrische Form mit jeweils mindestens zwei Querschnittsgrößen aufweisen, wobei die Querschnitte auf der Motorgehäuseaußenseite (3) größer ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) elastisch verformbar sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dichtelement (6, 6.1, 6.2, 6.3) dreiteilig ausgebildet ist, wobei jeweils ein elastisches Element (7) in den Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) zwischen zwei Kunststofflochscheiben (8) eingefasst ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) ein Plattenelement ist, welches mit mindestens einer Schraube (11) an dem Motorgehäuse (1) befestigbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) verzinnt sind.
Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Motorgehäuse (1) angeordneten Elektromotors (16), insbesondere eines in einem elektrischen Klimakompressor angeordneten Elektromotors (16), bei welchem - in einem Motorgehäuse (1) in das Motorgehäuseinnere führende Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) ausgebildet werden, - elektrische Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) mit einem Elektromotor (16) verlötet werden, - der Elektromotor (16) in das Motorgehäuse (1) eingeführt wird, wobei die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors (16) von der Motorgehäuseinnenseite (4) durch die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) hindurchgesteckt werden, - vor oder nach dem Hindurchstecken der elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) von der Motorgehäuseaußenseite (3) in die Durchbrechung (2, 2.1, 2.2, 2.3) eingesteckt werden, - die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) mit einem an der Motorgehäuseaußenseite (3) befestigbaren Befestigungselement (10) in die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) gepresst werden, und - die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) auf der Motorgehäuseaußenseite (3) mit einer von der äußeren Motorgehäuseoberfläche (9) beabstandet angeordneten Leiterplatte (13) verlötet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) plastisch verformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) durch die Dichtelemente (6, 6.1, 6.2, 6.3) hindurchgesteckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) nach dem Hindurchstecken durch die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) auf der Motorgehäuseaußenseite (3) und/oder auf der Motorgehäuseinnenseite (4) gestaucht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) von der Motorgehäuseaußenseite (3) zur Motorgehäuseinnenseite (4) hin verjüngend ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2, 2.1, 2.2, 2.3) jeweils mit zwei verschiedenen Querschnittsgrößen ausgebildet werden, wobei der größere Querschnitt auf der Motorgehäuseaußenseite (3) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (5, 5.1, 5.2, 5.3) auf der Motorgehäuseaußenseite (3) mit einer Leiterplatte (13) verlötet werden.