DE102020210693A1 - Electrical machine with an electronic circuit board having an EMC-shielded power feedthrough - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem Statorgehäuse (22), das einen Stator (12) und einen Rotor (14) aufnimmt, und mit einer Elektronikplatine (PCB) (30) zur Bestromung der elektrischen Maschine (10) mittels mindestens einem Leiterelement (65), wobei das mindestens eine Leiterelement (65) an einer Oberseite (42) der Elektronikplatine (30) diese mittels einer Stromdurchführung (67) durchdringt, wobei an der Oberseite (42) um die Stromdurchführung (67) herum sternförmig mehrere Kondensatoren (69) zur EMV-Abschirmung der Stromdurchführung (67) angeordnet sind. Electrical machine (10), in particular for adjusting moving parts in motor vehicles, with a stator housing (22) which accommodates a stator (12) and a rotor (14), and with an electronic circuit board (PCB) (30) for energizing the electrical machine (10) by means of at least one conductor element (65), the at least one conductor element (65) penetrating the electronic circuit board (30) on a top side (42) of the latter by means of a current feedthrough (67), on the top side (42) surrounding the current feedthrough ( 67) several capacitors (69) are arranged in a star shape for EMC shielding of the current bushing (67).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer eine EMVabgeschirmte Stromdurchführung aufweisenden Elektronikplatine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to an electrical machine with an electronic circuit board having an EMC-shielded power feedthrough according to the generic type of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Mit der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Stromdurchführung in der Leiterplatine ohne die Verwendung eines aufwendig zu integrierenden Keramikröhrchen in der Leiterplatine realisiert werden kann. Durch die Anordnung von mehreren Kondensatoren symmetrisch um die Stromdurchführung herum auf der äußeren flächigen Leiterschicht der Elektronikplatine kann eine Störstrahlung bis zu 3 GHz zuverlässig abgeschirmt werden. Solche Kondensatoren können sehr einfach für unterschiedliche Kapazitäten realisiert werden, wobei die elektrische Kontaktierung dieser Kondensatoren sehr kostengünstig ist, und bevorzugt in einem einheitlichen Prozess zusammen mit der Bestückung mit anderen elektronischen Bauelementen durchgeführt werden kann. Die sternförmig angeordneten Kondensatoren ermöglichen eine radialsymmetrischere Feldausbreitung um das Leiterelement herum und damit eine extrem induktivitätsarme Ableitung zur Masse hin. Somit bildet diese Kondensatoranordnung einen Durchführungskondensator (Keramikröhrchen) nach.The electrical machine according to the invention with the features of independent claim 1 has the advantage that the current feedthrough can be implemented in the printed circuit board without the use of a ceramic tube that is difficult to integrate in the printed circuit board. By arranging several capacitors symmetrically around the current feedthrough on the outer flat conductor layer of the electronic circuit board, interference radiation of up to 3 GHz can be reliably shielded. Such capacitors can be implemented very easily for different capacitances, with the electrical contacting of these capacitors being very inexpensive and preferably being able to be carried out in a uniform process together with the assembly with other electronic components. The capacitors arranged in a star shape enable a more radially symmetrical field propagation around the conductor element and thus an extremely low-inductance derivation to ground. This capacitor arrangement thus emulates a feedthrough capacitor (ceramic tube).
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen, der in dem unabhängigen Anspruch vorgegebenen Ausführungen möglich. Durch die Ausbildung eines inneren Kontaktrings und einem radial äußeren leitenden flächigen Kontaktbereich, mit einer radial dazwischen liegenden Isolationsfläche, kann auf Versorgungsleitungen der Kondensatoren verzichtet werden, die parasitäre Induktivitäten erzeugen würden. Dadurch können auch höhere Frequenzen zuverlässig abgeschirmt werden, wodurch andere Funktionen im Fahrzeug wie Radio, Funk, Fernsehen und Mobiltelefon nicht negativ beeinflusst werden.Advantageous further developments and improvements of the embodiments specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims. The formation of an inner contact ring and a radially outer, conductive, planar contact region, with an insulating surface located radially in between, makes it possible to dispense with supply lines for the capacitors, which would produce parasitic inductances. As a result, higher frequencies can also be reliably shielded, which means that other functions in the vehicle such as radio, television and mobile phones are not adversely affected.
Besonders günstig erstreckt sich der radial äußere leitende Bereich der äußeren Leiterschicht, an dem die Kondensatoren angeschlossen sind, flächig über einen großen Bereich der Leiterplatte und ist mit der Masse-Leiterschicht im Inneren der Elektronikplatine verbunden. Dadurch bildet dieser äußere leitende Bereich gleichzeitig mit der durchgehend flächig leitenden Masse-Leiterschicht ein Abschirmschild, das die Zuleitungen zu den Kondensatoren ersetzt. Somit wird die Frequenzbegrenzung der Entstörkondensatoren aufgehoben. Auf der äußeren Leiterschicht mit dem radial äußeren, leitenden Bereich kann vorteilhaft auch eine Verschaltung für einen Magnetsensor ausgebildet werden, der für eine Rotorlage-Erfassung auf der Elektronikplatine angeordnet werden kann.The radially outer conductive area of the outer conductor layer, to which the capacitors are connected, extends particularly favorably over a large area of the printed circuit board and is connected to the ground conductor layer inside the electronic circuit board. As a result, this outer conductive area forms a shielding shield, which replaces the leads to the capacitors, at the same time as the continuously conductive ground conductor layer. Thus, the frequency limitation of the interference suppression capacitors is lifted. On the outer conductor layer with the radially outer, conductive area, an interconnection for a magnetic sensor can advantageously also be formed, which can be arranged on the electronics circuit board for detecting the rotor position.
Durch die Anbindung der Kondensatoren an den flächigen, äußeren Bereich, können die Kondensatoren als Cy-Kondensatoren verschaltet werden, wobei die Cy-Kondensatoren sich radial von der Stromdurchführung in ihrer Längsrichtung erstrecken. Mit dem radial inneren Ende sind sie durch die innere ringförmige Kontaktfläche sehr nah am Leiterelement angeordnet, und mit dem äußeren Ende am flächigen äußeren Massekontakt, wodurch eine sehr kurze, niederimpedante Anbindung der Kondensatoren an die Leiterelemente und an die Masse des Statorgehäuses möglich ist. Dadurch kann diese EMV-Abschirmung mit hoher Spannungsfestigkeit und guter mechanischer Stabilität realisiert werden.By connecting the capacitors to the flat, outer area, the capacitors can be connected up as Cy capacitors, with the Cy capacitors extending radially from the current feedthrough in their longitudinal direction. With the radially inner end they are arranged very close to the conductor element due to the inner annular contact surface, and with the outer end on the flat outer ground contact, which enables a very short, low-impedance connection of the capacitors to the conductor elements and to the ground of the stator housing. As a result, this EMC shielding can be implemented with high dielectric strength and good mechanical stability.
Beispielsweise können genau vier Kondensatoren sternförmig um die Stromdurchführung angeordnet werden, wodurch schon eine hohe Radialsymmetrie erzeugbar ist. Die Kapazität dieser Cy-Kondensatoren liegt dann im Bereich 0,5 - 5 nF oder auch bei 0,1 - 10 nF, je Anforderung der Störfrequenzen, die abgeschirmt werden sollen.For example, exactly four capacitors can be arranged in a star shape around the current bushing, as a result of which a high degree of radial symmetry can be generated. The capacitance of these Cy capacitors is then in the range of 0.5 - 5 nF or 0.1 - 10 nF, depending on the requirements of the interference frequencies that are to be shielded.
Durch die großflächige Ausbildung des radial äußeren, leitenden Bereichs auf der ersten äußeren Leiterschicht, kann dieser mit sehr geringem Widerstand über die durchgehend flächig leitende Masse-Leiterschicht mit dem Statorgehäuse verbunden werden, wodurch ein sehr wirkungsvoller Massekontakt für die Cy-Kondensatoren zur Verfügung steht.Due to the large-area design of the radially outer, conductive area on the first outer conductor layer, it can be connected to the stator housing with very little resistance via the continuously conductive ground conductor layer, which means that a very effective ground contact is available for the Cy capacitors.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Elektronikplatine zugleich als Abschirmschild verwendet werden kann, das direkt am Statorgehäuse aus Metall anliegt. Die elektronischen Bauteile auf der Elektronikplatine liegen dabei ebenso wie die Kohlebürsten innerhalb des Statorgehäuses, das zusammen mit der Elektronikplatine eine Art Faradayschen Käfig bildet, der als EMV-Abschirmung die entstehende elektromagnetische Störstrahlung nach außen abschirmt. Durch die Anordnung der Leiterplatine quer zur Rotorwelle, können die Kohlebürsten des Bürstenhalter-Bauteils mittels sehr kurzer elektrischer Wege direkt mit der Leiterplatine verbunden werden. Durch diese Ausführung entfällt die zusätzliche Ausbildung einer kostenintensiven Blechabschirmung.It is particularly advantageous that the electronics circuit board can also be used as a shielding shield that rests directly on the metal stator housing. The electronic components on the electronics circuit board, like the carbon brushes, are located inside the stator housing, which together with the electronics circuit board forms a kind of Faraday cage which, as an EMC shield, shields the electromagnetic interference from the outside. Due to the arrangement of the printed circuit board transversely to the rotor shaft, the carbon brushes of the brush holder component can be connected directly to the printed circuit board using very short electrical paths. This design eliminates the need for an additional, cost-intensive sheet metal shield.
Dabei kann die Abschirmung mittels der Elektronikplatine dadurch realisiert werden, dass in dem isolierenden Substrat der Elektronikplatine mindestens eine durchgängig leitende Leiterschicht angeordnet ist, auf der keine Fehlstellen durch die Ausbildung von Schaltkreisen oder die Anbindung von Elektronikbauteilen ausgebildet sind. Solche durchgehend leitenden Leiterschichten können standardmäßig bei der Platinen-Herstellung gefertigt werden, wobei insbesondere 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. Bei der Elektronikplatinen-Herstellung kann die flächig durchgehend leitende Leiterschicht besonders einfach als dünne Metallschicht - insbesondere aus Kupfer - auf das isolierende Substrat aufgebracht werden. Bei einer alternativen Ausführung kann diese leitende Schicht jedoch auch als engmaschiges Gitternetz ausgebildet werden, bei dem insbesondere winzige Löcher in der durchgängigen Leiterschicht ausgespart sind. Dabei sind diese Löcher so klein, dass die EMV-Strahlung auch bis zu der gewünschten Frequenz-Obergrenze von beispielsweise 3 GHz noch ausreichend abgeschirmt wird.The shielding can be implemented by means of the electronic circuit board in that at least one continuously conductive conductor layer is arranged in the insulating substrate of the electronic circuit board, on which no defects are formed due to the formation of circuits or the connection of electronic components. Such continuously conductive conductor layers can be produced as standard in circuit board production, with two such flat conductive conductor layers being arranged as axially inner layers, and the circuits and electronic components being formed on two further outer conductor layers. The at least one planar conductive conductor layer is connected to at least one axial side surface of the printed circuit board by means of axial plated-through holes, which then bears axially conductively against the flange. In the manufacture of electronic circuit boards, the conducting layer which is continuously conductive over the entire area can be applied to the insulating substrate in a particularly simple manner as a thin metal layer--in particular made of copper. In an alternative embodiment, however, this conductive layer can also be in the form of a close-meshed lattice network, in which, in particular, tiny holes in the continuous conductive layer are left open. These holes are so small that the EMC radiation is still adequately shielded up to the desired upper frequency limit of 3 GHz, for example.
Damit die Elektronikplatine über ihren gesamten Umfang zuverlässig am Flansch anliegt, weist die Leiterplatine einen radialen Überlappungsbereich mit dem Flansch auf. Dieser Überlappungsbereich ist an der axialen Unterseite der Elektronikplatine zum Flansch hin elektrisch leitend ausgebildet. Dadurch ist über die Lebensdauer eine ausreichend niederimpedante und symmetrische Anbindung der Abschirmung an das Statorgehäuse gewährleistet. Dies kann beispielsweise einfach mit einer zusätzlichen Metallbeschichtung realisiert werden, oder mittels dem Entfernen der obersten Isolationsschicht, so dass die äußere Leiterschicht im Überlappungsbereich axial freiliegt. 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 und diese mit dem radial äußeren Bereich der ersten äußeren Leiterschicht mit den Cy-Kondensatoren. 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.So that the electronic circuit board rests reliably on the flange over its entire circumference, the printed circuit board has a radial overlapping area with the flange. This overlapping area is designed to be electrically conductive on the axial underside of the electronics board toward the flange. This ensures a sufficiently low-impedance and symmetrical connection of the shielding to the stator housing over the service life. This can be implemented simply with an additional metal coating, for example, or by removing the uppermost insulation layer, so that the outer conductor layer is exposed axially in the overlapping area. The vias are particularly preferably arranged within the radial overlapping area and thereby connect the electrically conductive overlapping area on the underside with the surface-continuously conductive conductor layer inside the electronic circuit board and this with the radially outer area of the first outer conductor layer with the Cy capacitors. In order to ensure sufficient EMC shielding, the distances between the vias in the circumferential direction must not be too large. In particular, this maximum distance between the vias is a maximum of 3 mm, which means that high frequencies of up to 3 GHz can also be reliably shielded.
Um auch den zentralen Durchbruch in der Elektronikplatine bzgl. EMV abzuschirmen, ist an der Oberseite der Elektronikplatine zum Lagerschild hin um den zentralen Durchbruch ein leitender Massekontakt-Bereich ausgebildet. Dieser ist über einen wesentlichen Teil des Umfangs ausgebildet, und ist elektrisch mit dem Rotorlager aus Metall verbunden. Die elektrische Verbindung kann durch ein zusätzliches, leitendes Adapterelement, oder direkt durch die Ausbildung eines elektrisch leitenden Abschnitts am Lagerschild erzielt werden. Auch entlang dem Massekontakt-Bereich sind bevorzugt Durchkontaktierungen angeordnet, die den elektrisch leitenden Massekontakt-Bereich an der Oberseite mit einer flächig durchgehend leitenden Leiterschicht im Inneren der Elektronikplatine verbinden. Um eine ausreichende EMV-Abschirmung zu gewährleisten, dürfen auch hier die Abstände zwischen den Durchkontaktierungen in Umfangsrichtung nicht zu groß sein. Insbesondere ist dieser maximale Abstand zwischen einzelnen Durchkontaktierungen am Massekontakt-Bereich maximal 3 mm. Die mindestens eine innere, flächig leitende Leiterschicht, kann als zwei parallele flächig leitende Leiterschichten ausgebildet sein, die mittels der axialen Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind. Insbesondere durchdringen die Durchkontaktierungen die Elektronikplatine in Axialrichtung vollständig, so dass diese die Unterseite und die Oberseite der Elektronikplatine durchdringen, wobei sie alle dazwischenliegende Leiterschichten der Elektronikplatine elektrisch miteinander verbinden.In order to also shield the central opening in the electronic circuit board with regard to EMC, a conductive ground contact area is formed on the upper side of the electronic circuit board towards the end shield around the central opening. This is formed over a substantial portion of the circumference and is electrically connected to the metal rotor bearing. The electrical connection can be achieved by an additional, conductive adapter element, or directly by forming an electrically conductive section on the end shield. Vias are also preferably arranged along the ground contact area, which connect the electrically conductive ground contact area on the upper side to a surface-continuously conductive conductor layer inside the electronics board. In order to ensure sufficient EMC shielding, the distances between the vias in the circumferential direction must not be too large here either. In particular, this maximum distance between individual vias in the ground contact area is a maximum of 3 mm. The at least one inner, flat, conductive conductor layer can be designed as two parallel, flat, conductive conductor layers, which are connected to one another by means of the axial through-connections. In particular, the vias completely penetrate the electronic circuit board in the axial direction, so that they penetrate the underside and the upper side of the electronic circuit board, electrically connecting all intervening conductor layers of the electronic circuit board to one another.
Zur Bestromung des Elektromotors können Köcherbürsten oder auch Hammerbürsten verwendet werden. Die Bürsten sind an einem separat hergestellten Bürstenhalter-Bauteil angeordnet, das an der Unterseite der Elektronikplatine befestigt wird - und insbesondere axial vollständig innerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung der Bürsten werden diese beispielsweise mittels flexibler Strom-Litzen mit den Kontaktelementen der Elektronikplatine verbunden, insbesondere verschweißt. Die Kontaktelemente sind über die Entstördrosseln mit den Enden der Leiterelemente verbunden, die an der Unterseite durch die Stromdurchführung aus der Elektronikplatine austreten. Das Bürstenträger-Bauteil ist bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet, so dass die Köcher für die Bürsten direkt einstückig daran ausgeformt werden können. Zur Montage kann das Bürstenhalter-Bauteil zuerst elektrisch und mechanisch mit der Elektronikplatine verbunden werden, und danach axial in das Statorgehäuse eingefügt werden, bis die Elektronikplatine axial am Flansch anliegt. Dadurch ist das Bürstenhalter-Bauteil mittels der Elektronikplatine gegen EMV-Strahlung abgeschirmt.Quiver brushes or hammer brushes can be used to energize the electric motor. The brushes are arranged on a separately manufactured brush holder component which is attached to the underside of the electronics board - and in particular is arranged axially completely within the stator housing. In order to make electrical contact with the brushes, they are connected, in particular welded, to the contact elements of the electronic circuit board, for example by means of flexible current strands. The contact elements are connected via the interference suppression chokes to the ends of the conductor elements, which emerge from the electronic circuit board through the current feedthrough on the underside. The brush holder component is preferably made of plastic, so that the holders for the brushes can be molded directly onto it in one piece. For assembly, the brush holder component can first be electrically and mechanically connected to the electronics board and then inserted axially into the stator housing until the electronics board rests axially on the flange. As a result, the brush holder component is shielded against EMC radiation by the electronics board.
Die Elektronikplatine kann besonders kostengünstig in Surface-Mounted-Devices-Technik (SMD) hergestellt werden, bei der alle zu bestückenden Elemente mittels SMD angelötet werden. Dabei ist beispielsweise mindestens eine Entstördrossel oder ein Varistor, oder ein Kondensator, oder ein Thermoschalter, oder ein Hallsensor mittels SMD-Technik auf der Unterseite und/oder der Oberseite angelötet. Ebenfalls sind vorteilhaft auch die Kontaktelemente für die Kohlebürsten als SMD-Teile ausgebildet. Auch die Cy-Kondensatoren sind als SMD-Bauteile ausgebildet, die im gleichen Prozess mit den anderen Bauelementen bestückt werden. Durch diese SMD-Technik ist der gesamte Motor bis zu einer Temperatur von über 170° einsetzbar, und die Elektronik ist durch die SMD-Bestückung besonders kompakt, schüttelfest und mechanisch stabil ausgebildet.The electronic circuit board can be manufactured particularly inexpensively using surface-mounted devices (SMD) technology, in which all the elements to be fitted are soldered on using SMDs. In this case, for example, at least one interference suppression choke or a varistor, or a capacitor, or a thermal switch, or a Hall sensor is soldered onto the underside and/or the upper side using SMD technology. The contact elements for the carbon brushes are also advantageously designed as SMD parts. The Cy capacitors are also designed as SMD components, which are fitted with the other components in the same process. Thanks to this SMD technology, the entire motor can be used up to a temperature of over 170°, and the electronics are particularly compact, shake-proof and mechanically stable thanks to the SMD assembly.
Die Elektronikplatine kann sehr einfach in axialem Montageverfahren axial zwischen dem Flansch des Statorgehäuses und einem Gegenflansch des Getriebegehäuses axial befestigt werden. Dabei kann das Getriebegehäuse aus Kunststoff gefertigt sein. Beispielseise werden die beiden Gehäuseteile mittels Schrauben oder Vercrimpen oder sonstiger Materialumformung miteinander verbunden. Der radiale Rand der Elektronikplatine, der zwischen den Gehäuseteilen nicht vom Gehäuse umfasst ist, kann beispielsweise mit einer Schutzschicht ummantelt werden, die ein Eindringen von Flüssigkeit in die Elektronikplatine verhindert. Axial gegenüberliegend zum Bürstenträger-Bauteil ist an der Oberseite der Elektronikplatine 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 mit dem Massekontakt-Bereich der Elektronikplatine verbindet. Hierzu kann das Lagerschild eine leitende Beschichtung aufweisen, oder ein separat gefertigtes, elektrisch leitendes Adapterelement, das axial einerseits gegen das Rotorlager und andererseits gegen den Massekontakt-Bereich verspannt ist. Beispielsweise ist der Massekontakt-Bereich und das Adapterelement etwa viereckig ausgebildet, wobei das Adapterelement - oder alternativ direkt das Lagerschild - vorzugsweise über den gesamten Umfang des zentralen Durchbruchs an der Oberseite der Elektronikplatine leitend anliegt.The electronics circuit board can be fastened very easily in an axial assembly process between the flange of the stator housing and a mating flange of the transmission housing. In this case, the transmission housing can be made of plastic. For example, the two housing parts are connected to one another by means of screws or crimping or other material deformation. The radial edge of the electronic circuit board, which is not surrounded by the housing between the housing parts, can be coated with a protective layer, for example, which prevents liquid from penetrating into the electronic circuit board. A bearing shield, which has a bearing seat for the rotor bearing, is fastened to the upper side of the electronics board, axially opposite to the brush carrier component. The rotor bearing is designed as a cylindrical or spherical bearing, in particular made of metal. The end shield can also be made of plastic, but has an electrically conductive area around the bearing seat, which connects the rotor bearing to the ground contact area of the electronics board. For this purpose, the end shield can have a conductive coating, or a separately manufactured, electrically conductive adapter element that is braced axially on the one hand against the rotor bearing and on the other hand against the ground contact area. For example, the ground contact area and the adapter element are approximately square, with the adapter element--or alternatively directly the bearing plate--preferably conductively resting over the entire circumference of the central opening on the upper side of the electronics board.
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. 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.By arranging the separately manufactured connector plug radially outside of the pole housing, the insertion direction and position of the corresponding customer-specific mating connector can be easily adapted to the space available in the installation space without changing the basic design of the brush holder plate or the end shield or the electronic board. By designing a modular motor with a brush carrier component that always remains the same, the variation of the electronic functions, such as rotor position detection or electronic interference suppression, can be relocated exclusively to the electronic circuit board, which is easier to change. Due to the constant stator housing interface, a consistently reliable good positioning of the brushes in relation to the commutator can be guaranteed and the electric motor can still be adapted to a wide variety of customer requirements. The interface between the stator housing and the electronic circuit board and the transmission housing can always be the same, even with different variants of the electronic circuit board and/or the connector plug, so that the flanges of the stator housing and the transmission housing are always reliably sealed.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Gesamtansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und -
2 und3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektronikplatine einer elektrische Maschine von unten und von oben, -
4 und5 das Ausführungsbeispiel gemäß2 und3 mit montiertem Sandwich-Bauteil von unten und von oben, -
6 eine weitere Ausführung einer auf das Statorgehäuse montierten Leiterplatte, -
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel vom Aufbau einer Leiterplatte, und -
8 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Stromdurchführung.
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1 an overall view of an electrical machine according to a first embodiment, and -
2 and3 a further exemplary embodiment of an electronic circuit board of an electrical machine from below and from above, -
4 and5 the embodiment according to2 and3 with mounted sandwich component from below and from above, -
6 another version of a printed circuit board mounted on the stator housing, -
7 another embodiment of the structure of a circuit board, and -
8th another embodiment of a current bushing according to the invention.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In
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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. Dabei kann der Magnetsensor 49 unmittelbar an dem zentralen Durchbruch 32 angeordnet werden, um mit einem Gebermagneten auf der Rotorwelle 16 zusammen zu wirken. 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 in der Elektronikplatine 30 angeordnet ist. Der zentrale Durchbruch 32 kann auch einen von einer viereckigen Form abweichenden Querschnitt aufweisen. Die elektrische Kontaktierung des Überlappungsbereichs 40 und/oder des Massekontakt-Bereichs 80 kann beispielsweise mittels einer metallischen Beschichtung der Elektronikplatine 30 oder mittels einem Freilegen einer Leiterschicht 35 der Elektronikplatine 30 realisiert werden. Auch kann der äußere Umfang der Elektronikplatine 30 anstelle eines abgeplatteten Kreises eine echte Kreisform oder eine beliebige Außenkontur aufweisen. Die konkrete Ausbildung und Anzahl der Leiterelemente 65 kann auch variieren und beispielsweise als Stanzbiegeteil oder als Kabel ausgebildet sein.It should be pointed out that the specific shape of the
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 4225496 A1 [0002]DE 4225496 A1 [0002]
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- 2020-08-24 DE DE102020210693.2A patent/DE102020210693A1/en active Pending
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