-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer elektrisch leitenden Abschirmplatte nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
-
Stand der Technik
-
Mit der
DE 42 25 496 A1 ist eine elektrische Antriebseinheit bekannt geworden, bei der zwischen einem Poltopf und einem Getriebegehäuse eine Zwischenzarge angeordnet ist, in die ein Bürstenhalter integriert ist. Die Antriebseinheit ist dabei modular aufgebaut, wobei ein separat ausgebildeter Stecker an unterschiedlichen Positionen an der Antriebseinheit angeordnet werden kann. Dadurch können beispielsweise unterschiedliche Varianten mit oder ohne Elektronikgehäuse realisiert werden, und je nach Einbaulage der Antriebseinheit der Steckeranschluss entsprechend den Raumverhältnissen und dem kundenspezifischen Gegenstecker angepasst werden. Das Elektronikgehäuse mit der darin aufgenommenen Elektronikplatine ist dabei immer radial außerhalb dem Polgehäuse angeordnet. Nachteilig bei solch einer Ausführung ist, dass die Elektronikplatine mit den unterschiedlichen Elektronikbauteilen elektromagnetische Störstrahlung (EMV) abstrahlt, die für andere Elektronikfunktionen im KFZ störend sein kann. Außerdem verursacht auch der Bürstenkontakt in der Zwischenzarge Störstrahlung, die durch das Getriebegehäuse aus Kunststoff an die Umgebung abstrahlt. Dieser Nachteil soll durch die Erfindungsgemäße elektrische Maschine behoben werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Ausbildung des Sandwich-Bauteils die Abschirmplatte optimal mit minimalem Bauraum in den Bürstenhalter und in das Lagerschild integriert ist. Dabei kann das Sandwichbauteil mit unterschiedlichen Varianten einer Abschirmplatte vormontiert werden und danach in einem Schritt axial in das Statorgehäuse eingesetzt werden. Das Abschirmschild kann dabei mittels eines großen flächigen elektrischen Massekontakts an das Rotorlager angebunden werden. Das Statorgehäuse bildet zusammen mit der Abschirmplatte einen Faradayschen Käfig, der als EMV-Abschirmung die entstehende elektromagnetische Störstrahlung nach außen abschirmt. Durch die Anordnung der Abschirmplatte quer zur Rotorwelle radial bis zum Flansch des Statorgehäuses, werden dadurch die Kohlebürsten und die elektronischen Entstörbauteile optimal abgeschirmt. Durch die optimale abschirmende Wirkung einer solchen elektrisch leitenden durchgängigen Abschirmplatte kann eine EMV-Abschirmung auch für hohe Frequenzen bis beispielsweise 3 GHz erzielt werden.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen, der in dem unabhängigen Anspruch vorgegebenen Ausführungen möglich. Zur Bestromung des Elektromotors können Köcherbürsten an einer Bürstenhalter-Platte angeordnet sein, die an der Unterseite der Abschirm-Platte befestigt wird. Die Bürstenhalter-Platte ist insbesondere axial vollständig innerhalb des Statorgehäuses angeordnet. Zur elektrischen Kontaktierung der Bürsten werden diese beispielsweise mittels flexibler Strom-Litzen mit Kontaktelementen der Stromversorgung verbunden, insbesondere verschweißt. Das Bürstenträger-Bauteil ist bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet, so dass Köcher für die Bürsten direkt einstückig daran ausgeformt werden können. Zur Montage kann das Bürstenhalter-Bauteil durch den zentralen Durchbruch im Abschirmschild hindurch mit dem Lagerschild verbunden werden, wobei das Abschirmschild axial zwischen diesen beiden Bauteilen befestigt wird.
-
Axial gegenüberliegend zur Bürstenträger-Platte ist auf der anderen Seite der Abschirmplatte ein Lagerschild befestigt, das einen Lagersitz für das Rotorlager aufweist. Das Rotorlager ist als Zylinder- oder Kalottenlager insbesondere metallisch ausgebildet. Das Lagerschild kann ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sein, weist jedoch um den Lagersitz herum einen elektrisch leitenden Bereich auf, der das Rotorlager flächig mit der Abschirmplatte verbindet.
-
Bevorzugt wird der zentrale Durchbruch der Abschirm-Platte mittels eines separat gefertigten, elektrisch leitenden Adapterelements abgeschirmt, das axial einerseits gegen das Rotorlager und andererseits gegen die Abschirm-Platte verspannt ist. dadurch ist die gesamte Öffnung des Statorgehäuses von der metallenen Rotorwelle radial bis zum umlaufenden Flansch vollständig elektromagnetisch abgedichtet.
-
Zur Ausbildung einer Drehsicherung zwischen dem Adapterelement und dem Lagerschild ist bildet der Außenumfang des Adapterelements einen Formschluss mit dem Lagerschild. Beispielsweise weist das Adapterelement einen näherungsweise viereckigen - insbesondere quadratischen - Außenumfang auf, der in eine entsprechende Aufnahme im Lagerschild eingreift. Dabei liegt das Adapterelement mit diesem viereckigen Außenumfang axial an einem Umfang eines korrespondierenden zentralen Durchbruchs in der Abschirm-Platte leitend an.
-
Für die Ausbildung des Gegenkontakts zum Rotorlager sind um eine Bohrung im Adapterelement herum mehrere axiale Kontaktelemente ausgebildet, die axial federnd am Rotorlager anliegen. Durch diesen flächigen Massekontakt vom Adapterelement und Rotorlager und zur Abschirm-Platte ist die gesamte axiale Öffnung des Statorgehäuses dicht abgeschirmt. Zur Positionierung und Drehsicherung ist im Lagerschild die Aufnahme für das Adapterelement ausgeformt, die radiale Halteelemente aufweist, beispielsweise eine umlaufende Wand.
-
Alternativ zum Adapterelement kann das Lagerschild eine leitende Beschichtung, oder integrierte leitende Partikel aufweisen, so dass der Lagersitz direkt elektrisch leitend ausgebildet ist, und eine flächig leitende Verbindung zur Abschirm-Platte bildet. Bei dieser Ausführung kann der zentrale Durchbruch beispielsweise auch rund ausgebildet sein, da keine Drehsicherung mit dem Adapterelement notwendig ist. Dabei ist direkt am Lagerschild im Bereich der leitenden Beschichtung eine Kontaktfläche ausgebildet, die axial am Umfang des zentralen Durchbruchs der Abschirm-Platte anliegt.
-
Zur Vormontage des Sandwich-Bauteils greifen Verbindungselemente durch den zentralen Durchbruch der Abschirm-Platte hindurch, damit die flächig leitende Leiterschicht der Abschirm-Platte nicht unterbrochen wird. Beispielsweise können Rastelemente und/oder Klemmelemente am Bürstenhalter und/oder am Lagerschild angeformt sein, die mit Gegenrastelementen und/oder Klemmelementen des Lagerschilds und/oder des Bürstenhalters zusammenwirken. Dadurch ist der Bürstenhalter und das Lagerschild mit der dazwischenliegenden Abschirm-Platte als vormontiertes Sandwich-Bauteil ausgebildet. Dieses Sandwich-Bauteil wird mittels des Bürstenhalter gegenüber dem Statorgehäuse, und mittels der Außenkontur der Lageraufnahme des Lagerschilds gegenüber dem Getriebegehäuse zentriert. Die Abschirmplatte wird dabei bevorzugt mittels der Rast- oder Klemmelemente innerhalb des zentralen Durchbruchs im Sandwichbauteil positioniert.
-
Besonders bevorzugt weist das Bürstenhalter-Bauteil radial gegenüberliegend zur Umfangswand des Statorgehäuses eine umlaufende axiale Wand auf. An dieser Wand sind Zentrierelemente angeformt, die den Bürstenhalter - und damit die Kohlebürsten - gegenüber dem Kommutator korrekt positionieren. Der Bürstenhalter ist axial mit dem Lagerschild verbunden, das axial auf der gegenüberliegenden Seite der Abschirmplatte angeordnet ist.
-
Bevorzugt liegt die Abschirmplatte ohne Unterbrechung über ihren gesamten Umfang axial am Flansch des Statorgehäuses an, so dass am Umfang ein lückenloser Abschirmkäfig realisiert werden kann. Damit die Abschirmplatte über ihren gesamten Umfang zuverlässig am Flansch anliegt, weist die Abschirmplatte einen radialen Überlappungsbereich mit dem Flansch auf. Dieser Überlappungsbereich liegt leitend am Flansch an. Dadurch ist über die Lebensdauer eine ausreichend niederimpedante und symmetrische Anbindung der Abschirmung an das Statorgehäuse gewährleistet. Zusätzlich kann die Abschirmplatte als tragendes Bauteil wirken, da diese fest axial am Flansch verspannt werden kann.
-
Dadurch kann an der Abschirmplatte beispielsweise der Bürstenträger und/oder das Lagerschild befestigt und positioniert werden. Dadurch ist der Elektromotor sehr kompakt ausgebildet und weist eine hohe mechanische Stabilität auf. Die Abschirmplatte kann sehr einfach in axialem Montageverfahren axial zwischen dem Flansch des Statorgehäuses und einem Gegenflansch des Getriebegehäuses axial verspannt werden. Dabei kann das Getriebegehäuse aus Kunststoff gefertigt sein. Beispielseise werden die beiden Gehäuseteile mittels Schrauben oder Vercrimpen oder sonstiger Materialumformung miteinander verbunden.
-
Besonders kostengünstig kann die Abschirmplatte in eine Elektronikplatine integriert werden, wobei in dem isolierenden Substrat der Elektronikplatine mindestens eine durchgängig leitende Leiterschicht - bevorzugt eine Kupferschicht - ausgebildet ist, auf der keine Fehlstelle durch die Ausbildung von Schaltkreisen oder die Anbindung von Elektronikbauteilen ausgebildet sind. Auf der Elektronikplatine können vorteilhaft alle Bauelemente und die Kontaktelemente für die Bürsten mittels kostengünstiger und robuster SMD-Technik (Surface Mounted Devices) bestückt werden.
-
Solche durchgehend leitenden Leiterschichten können standardmäßig bei der Platinen-Herstellung gefertigt werden, wobei bevorzugt gleich zwei solcher flächig leitenden Leiterschichten als axial innere Schichten angeordnet sind, und an zwei weiteren äußeren Leiterschichten die Schaltkreise und die Elektronikbauteile ausgebildet sind. Dabei ist die mindestens eine flächig leitende Leiterschicht mittels axialer Durchkontaktierungen mit mindestens einer axialen Seitenfläche der Leiterplatine verbunden, die dann axial leitend am Flansch anliegt. Besonders bevorzugt sind die Durchkontaktierungen innerhalb des radialen Überlappungsbereichs angeordnet, und verbinden dadurch den elektrisch leitenden Überlappungsbereich an der Unterseite mit der flächig durchgehend leitenden Leiterschicht im Inneren der Elektronikplatine. Um eine ausreichende EMV-Abschirmung zu gewährleisten, dürfen die Abstände zwischen den Durchkontaktierungen in Umfangsrichtung nicht zu groß sein. Insbesondere ist dieser maximale Abstand zwischen den Durchkontaktierungen maximal 3 mm, wodurch auch noch hohe Frequenzen bis 3 GHz zuverlässig abgeschirmt werden können.
-
Die Lageraufnahme ist bevorzugt einstückig mit dem Lagerschild als Spritzgussteil ausgebildet. Dabei wird die Lageraufnahme mittels angeformter radialer Stege stabilisiert, die gleichzeitig auch als Zentrierelemente zur präzisen Positionierung des Lagerschilds im Getriebegehäuse dienen. Dadurch ist die Rotorwelle an einem Ende im Statorgehäuse und in einem mittleren Bereich über das Lagerschild im Getriebegehäuse gelagert. Das andere Ende der Rotorwelle mit dem Abtriebselement kann zusätzlich noch im Getriebegehäuse abgestützt werden.
-
Ist das Abschirmplatte als Metallblech ausgebildet, liegt dieses direkt leitend an seinem äußeren Umfang am Flansch des Statorgehäuses und am Umfang seines zentralen Durchbruchs gegenüberliegend am Lagerschild, bzw. an dessen Adapterelement an. Dadurch sind jeweils flächig durchgehende Kontakte gewährleistet, die über die gesamte Lebenszeit eine zuverlässige Abschirmung bilden.
-
Durch die Anordnung des separat gefertigten Anschluss-Steckers radial außerhalb des Polgehäuses kann die Einsteckrichtung und Lage des entsprechenden kundenspezifischen Gegensteckers sehr einfach an die Platzverhältnisse des Einbauraums angepasst werden, ohne das Grunddesign der Bürstenhalter-Platte oder des Lagerschilds oder der Elektronikplatine zu ändern. Durch die Ausbildung eines Motor-Baukastens mit einem immer gleichbleibenden Bürstenträger-Bauteil, kann die Variation der Elektronikfunktionen, wie beispielsweise der Rotorlagenerfassung oder die elektronische Entstörung ausschließlich in die einfacher zu ändernde Elektronikplatine verlagert werden, deren mindestens eine, durchgängige flächige Leiterschicht jeweils erhalten bleibt. Durch die gleichbleibende Statorgehäuse-Schnittstelle kann damit eine gleichbleibend zuverlässig gute Positionierung der Bürsten gegenüber dem Kommutator gewährleistet werden und der Elektromotor trotzdem an verschiedenste Kundenanforderungen angepasst werden. So kann auch bei unterschiedlichen Varianten der Elektronikplatine und/oder des Anschluss-Steckers die Schnittstelle Statorgehäuse - Elektronikplatine - Getriebegehäuse immer gleichbleibend ausgebildet werden, so dass die Flansche des Statorgehäuses und des Getriebegehäuses immer zuverlässig abgedichtet sind.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Gesamtansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
- 2 und 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektronikplatine einer elektrische Maschine von unten und von oben,
- 4 und 5 das Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 mit montiertem Sandwich-Bauteil von unten und von oben,
- 6 eine weitere Ausführung einer auf das Statorgehäuse montierten Elektronikplatine, und
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines zweiteiligen Lagerschilds.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine elektrische Maschine 10, wie sie beispielsweise zum Verstellen beweglicher Teile - vorzugsweise Fensterscheiben, Schiebedächer oder Sitzkomponenten - im Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Dabei ist in einem Statorgehäuse 22 ein Stator 12 angeordnet, innerhalb dessen ein Rotor 14 angeordnet ist, dessen Rotorwelle 16 sich axial vom Statorgehäuse 22 in ein axial sich anschließendes Getriebegehäuse 60 erstreckt. Der Stator 14 weist bevorzugt Permanentmagnete 13 auf, die eine elektrische Wicklung 15 des Rotors 14 antreiben. Dabei wird das Antriebsmoment von der Rotorwelle 16 auf ein im Getriebegehäuse 60 angeordnetes Getriebe übertragen. Dabei ist auf der Rotorwelle 16 ein Abtriebselement 17 angeordnet, das mit anderen Getriebekomponenten zusammenwirkt. Dadurch werden mittels einer nichtdargestellten Mechanik beispielsweise Teile eines Fahrzeugsitzes oder eine Fensterscheibe im Kraftfahrzeug bewegt. In Axialrichtung 8 ist zwischen dem Polgehäuse 22 und dem Getriebegehäuse 60 eine Bürstenhalter-Platte 55 angeordnet, die elektrische Bürsten 20 aufnimmt, zur elektrischen Kontaktierung eines auf der Rotorwelle 16 angeordneten Kommutators 18. Dabei können die Bürsten 20 als Hammerbürsten oder vorzugsweise als Köcher-Bürsten 28 ausgebildet sein. Die Bürstenhalter-Platte 55 ist beispielsweise als Kunststoffbauteil hergestellt, und vorzugsweise radial vollständig innerhalb des Statorgehäuses 22 angeordnet. Axial benachbart zur Bürstenhalter-Platte 55 ist eine Abschirmplatte 29 quer zur Rotorwelle 16 angeordnet, die beispielsweise als Metallblech ausgebildet ist. Die Abschirmplatte 29 weist einen zentralen Durchbruch 32 auf, durch den die Rotorwelle 16 hindurch ragt. An ihrem radial äußeren Umfang liegt die Abschirmplatte 29 elektrisch leitend am Statorgehäuse 22 an. Beispielsweise ist an einem Rand 26 einer axialen Öffnung 24 des Statorgehäuses 22 ein Flansch 28 ausgebildet, an dem die Abschirmplatte 29 in Axialrichtung 8 anliegt. Die Abschirmplatte 29 weist zumindest eine flächig leitende Leiterschicht 36 auf, die als Abschirmschild für EMV-Strahlung aus der elektrischen Maschine 10 dient. Gegenüberliegend zur Bürstenträger-Platte 55 ist auf der anderen axialen Seite der Abschirmplatte 29 ein Lagerschild 56 angeordnet, das eine Lageraufnahme 57 für ein Lager-Bauteil 58 der Rotorwelle 16 aufweist. Das Lager-Bauteil 58 ist beispielsweise als Zylinder- oder Kalottenlager aus Metall ausgebildet. Dabei ist dieses Lager-Bauteil 58 elektrisch leitend mit der flächig leitenden Leiterschicht 36 der Abschirmplatte 29 verbunden. Das Lagerschild 56 ist bevorzugt mittels Clips-Elementen oder Klemm-Elementen 98 axial mit der Bürstenhalter-Platte 55 verbunden, so dass die Abschirmplatte 29 zwischen der Bürstenhalter-Platte 55 und dem Lagerschild 56 ein Sandwich-Bauteil 70 bildet. Dabei ist die Ausdehnung der Abschirmplatte 29 in Radialrichtung 7 vorzugsweise größer als die der Bürstenhalter-Platte 55 und des Lagerschilds 56. Beispielsweise wird das Getriebegehäuse 60 mit dem Statorgehäuse 22 mittels Verbindungselementen 66 verbunden, wodurch die Abschirmplatte 29 zwischen dem Statorgehäuse 22 und dem Getriebegehäuse 60 fest verspannt und fixiert ist.
-
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Unterseite 41 einer als Elektronikplatine 30 ausgebildeten Abschirmplatte 29 dargestellt, die axial dem Stator 12 zugewandt ist. Die Elektronikplatine 30 weist ebenso wie das Statorgehäuse 22 einen abgeflachten Kreisquerschnitt auf, so dass ein Außenumfang 31 der Elektronikplatine 30 kreissegmentförmige Abschnitte 72 und zwei parallele, sich gegenüberliegende Abschnitte 73 aufweist. Der zentrale Durchbruch 32 für die Rotorwelle 16 ist hier näherungsweise mit einem viereckigen Umfang 33 ausgebildet, so dass dieser eine Drehsicherung für das Sandwich-Bauteil 70 ausbilden kann. Auf der Unterseite 41 sind mindestens zwei Kontaktelemente 50 für die elektrischen Bürsten 20 angeordnet, beispielsweise diagonal gegenüberliegend. Auf der Elektronikplatine 30 sind als elektronische Bauelemente 44 eine Entstördrossel 45 und/oder ein Varistor 46, und/oder ein Kondensator 47 und/oder ein Thermoschalter 48 angeordnet. Diese Bauelemente 44 sind alle auf einem Bereich der Elektronikplatine 30 angeordnet, der radial innerhalb der Öffnung 24 angeordnet ist. Am radial äußeren Umfang 31 ist an der Unterseite 41 umlaufend ein elektrisch leitender Überlappungsbereich 40 mit dem Statorgehäuse 22 ausgebildet, der leitend am Flansch 28 anliegt. Dieser leitende Überlappungsbereich 40 ist durch eine metallische Beschichtung auf dem isolierenden Substrat 34 ausgebildet, oder durch die Entfernung der äußersten Isolationsschicht, so dass die äußere Leiterschicht 35 der Elektronikplatine 30 an der Unterseite 41 frei liegt. Dieser äußere Überlappungsbereich 40 ist elektrisch mit der flächig leitenden Leiterschicht 36 verbunden, die im Inneren der Elektronikplatine 30 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel sind über den äußeren Umfang verteilt viele einzelne Durchkontaktierungen (VIAS) 38 ausgebildet, die den Überlappungsbereich 40 mit den anderen Leiterschichten 35 der Elektronikplatine 30 verbinden. Der Abstand 39 zwischen den Durchkontaktierungen 39 beträgt dabei maximal 3 mm, damit eine ausreichende EMV-abschirmung zur Verfügung steht. Radial neben der Elektronikplatine 30 ist der Anschluss-Stecker 64 angeordnet, der hier als von der Elektronikplatine 30 separat gefertigtes Bauteil ausgebildet ist. Der Anschluss-Stecker 64 ist mittels Leiterelementen 65 mit der Elektronikplatine 30 verbunden, wobei deren eine Enden Anschluss-Pins 63 für die Stromversorgung bilden. Die gegenüberliegenden Enden der Leiterelemente 65 werden mittels Stromdurchführungen 67 von der Oberseite 42 durch die Elektronikplatine 30 zu deren Unterseite 41 hindurchgeführt. An der Unterseite 42 sind die Leiterelemente 65 jeweils über die Entstördrosseln 45 mit den Kontaktelementen 50 für die Bürsten 20 verbunden. Der Anschluss-Stecker 64 weist einen Steckerkragen 74 auf, innerhalb dessen die Anschluss-Pins 63 zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine 10 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der 1 erstreckt sich der Steckerkragen 74 mit den Anschluss-Pins 63 in Axialrichtung 8, so dass ein korrespondierender Stecker ebenfalls in Axialrichtung 8 in den Steckerkragen 74 einschiebbar ist. Die Bauelemente 44 und die Kontaktelemente 50 für die Bürsten 20 sind hier alle als SMD-Bauteile ausgebildet, so dass die Elektronikplatine mittels eines einzigen Surface Mounted Devices (SMD)- Lötprozess komplett bestückbar ist.
-
In 3 ist eine der Unterseite 41 axial gegenüberliegende Oberseite 42 der als Elektronikplatine 30 ausgebildeten Abschirmplatte 29 dargestellt, die dem Getriebegehäuse 60 zugewandt ist. Auf dieser Oberseite 42 ist über den Umfang um den zentralen Durchbruch 31 ein elektrisch leitender Massekontakt-Bereich 80, der im Zusammenbau mit dem Lager-Bauteil 58 verbunden ist. Auch dieser Massekontakt-Bereich 80 ist - wie der Überlappungsbereich 40 auf der Unterseite 41 - beispielsweise durch eine metallische Beschichtung auf dem isolierenden Substrat 34 ausgebildet, oder durch die Entfernung der äußersten Isolationsschicht, so dass die äußere Leiterschicht 35 der Elektronikplatine 30 an der Oberseite 42 frei liegt. Auch der Massekontakt-Bereich 80 ist mittels über den Umfang des zentralen Durchbruchs 31 verteilt angeordneter einzelner Durchkontaktierungen (VIAS) 38 mit den anderen Leiterschichten 35 - und insbesondere mit der flächig leitend ausgebildeten inneren Leiterschicht 36 elektrisch verbunden. Die einzelnen Durchkontaktierungen (VIAS) 38 am Überlappungsbereich 40 und am Massekontakt-Bereich 80 sind axial durch die gesamte Elektronikplatine 30 durchgehend ausgebildet, so dass sie sich jeweils von der Unterseite 41 bis zur Oberseite 42 erstrecken. Die Leiterelemente 65 zur Anbindung des Anschluss-Steckers 64 sind von der Oberseite 42 her mit der Elektronikplatine 30 als Stromdurchführungen 67 zur Stromversorgung der Bürsten 20 verbunden. Um eine elektrische EMV-Abschirmung im Bereich der Stromdurchführung 67 durch die Elektronikplatine 30 zu gewährleisten, sind um die Stromdurchführungen 67 jeweils vier Cy-Kondensatoren 69 auf der Oberseite 42 angeordnet, die sternförmig von der Stromdurchführung 67 weg weisen. Die Cy-Kondensatoren 69 sind elektrisch mit der flächig leitenden Leiterschicht 36 verbunden, die auch das Statorgehäuse 22 und das Lagerbauteil 58 elektrisch kontaktiert. Zusätzlich zu den Leiterelementen 65 sind auch Signalleitungen 105 vom Anschluss-Stecker 64 zur Oberseite 42 der Elektronikplatine 30 geführt, wo diese mit dem Magnetsensor 49 verbunden sind. Dazu sind die Enden der Signalleitungen 105 mit Kontaktpads 108 auf der Oberseite 42 kontaktiert, die Teil der Verschaltungsanordnung 89 für den Magnetsensor 49 sind.
-
In 4 ist eine Ausführung eines Sandwich-Bauteils 70 dargestellt, bei der in der Ansicht auf die Unterseite 41 der Abschirmplatte 29 gemäß 2 die Bürstenhalter-Platte 55 und das Lagerschild 56 montiert sind. Auf der Bürstenhalter-Platte 55 sind Köcher 54 ausgeformt, die die elektrischen Bürsten 20 aufnehmen. Die Bürsten 20 weisen jeweils eine Litze 52 auf, die elektrisch mit den Kontaktelementen 50 für die Bürsten 20 verbunden - beispielsweise verschweißt - sind. Die Kontaktelemente 50 sind als axial von der Elektronikplatine 30 abstehende Laschen ausgebildet, die axial durch entsprechende Löcher in der Bürstenhalter-Platte 55 greifen. Zum radialen Anpressen der Bürsten 20 sind auf der Bürstenhalter-Platte 55 Anpress-Federn 53 angeordnet, die mit einem Federarm an der dem Kommutator 18 abgewandten Seite der Bürste 20 anliegen. Der Thermoschalter 48 greift axial durch eine Aussparung in der Bürstenhalterplatte 55 hindurch und erstreckt sich zum Rotor 14 hin. An ihrem äußeren Umfang weist die Bürstenhalter-Platte 55 eine umlaufende Wand 95 auf, die sich in Axialrichtung 8 erstreckt. An dieser sind Positionierelemente 96 angeformt, mittels derer die Bürstenhalter-Platte 55 im Statorgehäuse 22 zentriert wird. Die Bürstenhalter-Platte 55 wird dann axial vollständig in das Statorgehäuse 22 eingefügt. Der Überlappungsbereich 44 der Elektronikplatine 30 steht radial über die Bürstenhalter-Platte 55 hinaus, so das beim Einfügen des Sandwich-Bauteils 70 der Überlappungsbereich elektrisch kontaktierend am Flansch 28 des Statorgehäuses 22 anliegt. Durch eine zentrale Durchgangsöffnung 94 in der Bürstenhalter-Platte 55 ist das Lager-Bauteil 58 erkennbar, das in dem Lagerschild 56 aufgenommen ist. Zur Masseanbindung des Lager-Bauteils 58 ist hier zwischen dem Lager-Bauteil 58 und dem Massekontakt-Bereich 80 der Elektronikplatine 30 ein elektrisch leitendes Adapterelement 82 axial eingespannt.
-
5 zeigt das Sandwich-Bauteil 70 aus 4 mit Blick auf die Oberseite 42 der Abschirmplatte 29 mit montiertem Lagerschild 56. Das Lager-Bauteil 58 ist in die Lageraufnahme 57 des Lagerschilds 65 eingefügt. Das Lagerschild 56 weist auch ein zentrales Durchgangsloch 93 auf, durch das die Rotorwelle 16 in das Getriebegehäuse 60 hineinragt. An der Rückseite der Lageraufnahme 57 ist mittels radialer Stege 59 am Lagerschild 56 abgestützt, die optional auch die Zentrierung des Lagerschilds 56 im Getriebegehäuse 60 bewirken. Das Lagerschild 56 weist auch eine umlaufende Wandung 92 auf, die eine radiale Durchführung 91 für die Leiterelemente 65 aufweist. Die Elektronikplatine 30 steht auch an ihrer Oberseite 42 radial über das Lagerschild 56 hinaus. An diesem radialen Überstand liegt das Getriebegehäuse 60 axial an der Elektronikplatine 30 an, um diese axial leitend gegen den Flansch 28 zu drücken. Weiterhin weist die Wandung 92 einen radialen Fortsatz 90 auf, der als Abdeckung für eine radiale Öffnung im Getriebegehäuse 60 ausgebildet ist, wenn das Sandwichbauteil 70 um 180° verdreht montiert wird, um den Anschluss-Stecker 64 auf der gegenüberliegenden Seite zu positionieren. Gleichzeitig bildet dieser radiale Fortsatz 90 zusammen mit der entsprechenden Öffnung am Getriebegehäuse 60 auch eine Drehsicherung.
-
In 6 ist schematisch dargestellt, wie die Bürstenhalter-Platte 55 mit der Abschirmplatte 29 in das Statorgehäuse 60 eingesetzt ist. Der Überlappungsbereich 40 der Unterseite 41 liegt elektrisch leitend am Flansch 28 an. Auf der Oberseite 42 liegt am Massekontakt-Bereich 80 um den zentralen Durchbruch 32 herum das Adapterelement 82 axial an. Schematisch ist auch das Lager-Bauteil 58 ohne Lagerschild 56 dargestellt, das axial wiederum am Adapterelement 82 leitend anliegt. Somit ist sowohl das Lager-Bauteil 58, als auch das Statorgehäuse 22 elektrisch leitend mit der flächig leitenden Leiterschicht 36 der Elektronikplatine 30 verbunden. Das Adapterelement 82 ist dabei auch aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Metall, ausgebildet, um die zentrale Durchgangsöffnung 32 der Elektronikplatine 30 gegen EMV abzuschirmen. Am Flansch 28 sind in diesem Ausführungsbeispiel Anschraubaugen 68 ausgeformt, durch die hindurch als Verbindungselemente 66 bevorzugt Schrauben 62 in das Getriebegehäuse 60 eingefügt sind. Der Anschluss-Stecker 65 ist beispielsweise mittels eines Verbindungsteils 110 mit dem Statorgehäuse 22 und dem Getriebegehäuse 60 verbunden, in dem die Leiterelemente 65 und die Signalleitungen 105 geführt werden.
-
In 7 ist dargestellt, wie das separat hergestellte Adapterelement 82 in das Lagerschild 56 eingesetzt wird. Bei dieser Ausführung ist sowohl der zentrale Durchbruch 32 in der Abschirmplatte 29 als auch entsprechend der MasseKontakt-Bereich 80 etwa viereckig ausgebildet. Ebenso weist das Adapterelement 82 eine etwa viereckige Grundfläche 83 mit einer in Axialrichtung 8 daran angeformten viereckigen Umfangswand 84 auf, deren Stirnseite 85 axial gegen den Massekontakt-Bereich 80 gepresst wird. Das Adapterelement 82 weist ebenfalls eine zentrale Bohrung 86 für die Rotorwelle 16 auf. Am Umfang dieser Bohrung 86 sind axiale Federelemente 87 ausgebildet, die axial gegen das Lager-Bauteil 58 gepresst werden. Das Lager-Bauteil 58 sitzt fest in der Lageraufnahme 57, die bei dieser Ausführung aus Kunststoff ausgebildet sein kann. Das leitende Adapterelement 82 wird dann zwischen der Massekontakt-Bereich 80 und dem Lager-Bauteil 58 axial verspannt. Am Lagerschild 56 ist um dessen Lagersitz 57 herum eine Aufnahme 88 angeformt, in die das Adapterelement 82 axial eingefügt wird. Die Aufnahme 88 weist dabei radiale Halteelemente 78 auf, die beispielsweise als umlaufende Wand ausgebildet sind. Da bei dieser Ausführung der Außenumfang des Adapterelements 82 viereckig ist, weist die Aufnahme 88 einen entsprechenden viereckigen Querschnitt auf, so dass das Adapterelement 82 darin radial geführt wird. Gleichzeitig stellt der viereckige Formschluss 89 zwischen Adapterelement 82 und der Aufnahme 88 eine Drehsicherung 89 für das Adapterelement 82 dar. Das Adapterelement 82 kann beispielsweise als Stanzbiegeteil aus Blech gefertigt werden, wohingegen das Lagerschild 56 als Kunststoff-Spritzgussteil gefertigt wird. An der Wandung 92 des Lagerschilds 56 ist wieder die radiale Durchführung 91 für die Leiterelemente 65 zum Anschluss-Stecker 64 ausgebildet. Weiterhin weist die Wandung 92 einen radialen Fortsatz 90 auf, der als Abdeckung für eine radiale Öffnung im Getriebegehäuse ausgebildet ist, wenn das Sandwichbauteil 70 um 180° verdreht montiert wird, um den Anschluss-Stecker 64 auf der gegenüberliegenden Seite zu positionieren. Gleichzeitig bildet dieser radiale Fortsatz 90 zusammen mit der entsprechenden Öffnung am Getriebegehäuse 60 auch eine Verdrehsicherung. Die leitende Grundfläche 83 bildet zusammen mit der flächig leitenden Leiterschicht 36 der Elektronikplatine 30 eine EMV-Abschirmung, die die gesamte Öffnung 24 des Statorgehäuses 22 abdeckt.
-
In einer nicht dargestellten alternativen Ausführung des Lagerschildes 56 ist das Adapterelement 82 einstückig in das Lagerschild 56 integriert. Dabei ist die Lageraufnahme 57 und der Bereich zwischen der Lageraufnahme 57 und dem Massekontakt-Bereich 80 elektrisch leitend ausgebildet. Beispielsweise wird dieser Bereich metallisch beschichtet, oder es wird Kunststoff mit integrierten leitfähigen Partikeln verwendet. Bevorzugt wird solch ein Lagerschild 56 mittels einem 2-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt, bei dem die Oberfläche der Lageraufnahme 57 und der Bereich zwischen der Lageraufnahme 57 und dem Massekontakt-Bereich 80 mittels einer elektrisch leitfähigen Komponente ausgebildet ist.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellte konkrete Form des Statorgehäuses 22, des Getriebegehäuses 60 und des Anschluss-Steckers 64 an die entsprechende Anwendung der elektrischen Maschine 10 angepasst werden kann. Auch kann beispielsweise die Elektronikplatine 30 je nach Anforderung unterschiedliche elektronische Komponenten 44 aufnehmen. Ebenfalls kann die Ausgestaltung der gedruckten Elektronikplatine 30 variiert werden und beispielsweise mit weniger oder mehr als vier Leiterschichten 35 ausgebildet werden, wobei mindestens eine flächig leitende Leiterschicht 36 angeordnet ist. Der zentrale Durchbruch 32 kann auch eine von einer viereckigen Form abweichenden Querschnitt aufweisen. Die elektrische Kontaktierung des Überlappungsbereichs 40 und/oder des Massekontakt-Bereichs 82 kann beispielsweise mittels einer metallischen Beschichtung der Elektronikplatine 30 oder einem Freilegen einer Leiterschicht 35 der Elektronikplatine 30 realisiert werden. Auch kann der äußere Umfang des Sandwich-Bauteils (70) anstelle eines abgeplatteten Kreises eine echte Kreisform oder eine beliebige Außenkontur aufweisen. Die Abschirmplatte 29 kann anstelle einer Elektronikplatine 30 auch als Metallblech ausgebildet sein, das an seinem radial äußeren Rand 31 am Flansch 28 anliegt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
