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Einführung
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Die Offenbarung betrifft eine Motorvorrichtung mit einer Motoreinheit und einer Servoantriebseinheit, wobei die Servoantriebseinheit zur Befestigung an der Motoreinheit ausgebildet ist, wobei Motoreinheit und Servoantriebseinheit zur elektrischen Kopplung über eine Steckverbindung mit einem oder mehreren Steckern ausgebildet sind, wobei eine vorgegebene Steckrichtung der Steckverbindung parallel zu einer Motorwelle der Motoreinheit verläuft.
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Herkömmliche integrierte Motorvorrichtungen oder-geräte, die auch als Invertermotoren oder Invertermotorvorrichtungen bezeichnet werden, werden mit Servoantrieben, Servodrives, gebaut, die ursprünglich für einen Einsatz in der Nähe, d. h. nah aber räumlich getrennt von der Motoreinheit, vorgesehen waren. Im Laufe der Geschichte wurde eine zur Motoreinheit passende Endkappe entwickelt, um den Servoantrieb in unmittelbarer Nähe der Motoreinheit unterzubringen. In einer solchen Endkappe muss die gesamte Verkabelung auf engstem Raum untergebracht werden. Zu den Signalen, die über die Kabel in der Endkappe übertragen werden, gehören in der Regel: Signale des Encoder-/Gebersystems, drei Phasensignale, zwei Gleichstrom(Versorgungs)signale, zwei Feldbussignale, Signale von einem oder mehreren Motortemperatursensoren, analoge Eingangssignale, analoge Ausgangssignale, digitale Eingangssignale sowie digitale Ausgangssignale.
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Bei all diesen Kabeln muss zwischen Motoreinheit und Endkappe eine gewisse Kabelreserve vorgehalten werden, um genügend Platz für die Verkabelung zu gewinnen, da der Servoantrieb in der Regel in die Endkappe montiert und erst danach verkabelt wird, kurz bevor die Endkappe mit dem montierten Servoantrieb als Servoantriebseinheit an der Motoreinheit befestigt wird. Die Kabelreserve führt jedoch dazu, dass die Innenteile der Servoantriebseinheit mehr Platz beanspruchen als für die Servoantriebskomponenten selbst benötigt wird. Außerdem führt die Kabelreserve dazu, dass der Prozess der Montage der Endkappe auf den Motor die Prozesssicherheit beeinträchtigt, da die Kabel beim Anbringen der Servoantriebseinheit an der Motoreinheit gequetscht werden können. Solche Quetschungen führen in der Regel zu einem Risiko von erratischen Fehlern während des Betriebs.
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Außerdem ist eine große Anzahl von Montageschritte, in der Regel mit Verschraube- oder Klebe-Prozessen, durchzuführen :Der Servoantrieb wird in die Endkappe montiert, alle Kabel werden angeschlossen, die Endkappe mit montiertem Servoantrieb wird nach dem Auftragen eines thermischen Trennmaterials auf der Rückseite der Motoreinheit befestigt, und das ganze System wird abschließend versiegelt. Da jeder einzelne Montageschritt eine potenzielle Fehlerquelle darstellt, steigen die Komplexität der Produktion und die Überzahl an Kontrollprozessen mit jedem weiteren Einzelschritt nichtlinear an.
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Um das Risiko von Fehlern zu minimieren, wurde vorgeschlagen, vormontierte Kabelbäume zu verwenden. Dadurch verringert sich die Anzahl der einzelnen Schritte, die manuell ausgeführt werden müssen. Außerdem wurden die Endkappen vergrößert, um den Arbeitern mehr Platz zu geben und den Verdrahtungsprozess zu vereinfachen.
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Ein weiterer Ansatz ist in der
US 793 9978 B2 beschrieben, wo eine Steckverbindung mit vorgegebener Steckrichtung der Steckverbindung parallel zu einer Motorwelle eines Motors vorgeschlagen wird.
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Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die Konstruktion bekannter integrierter Motorvorrichtungen zu verbessern, insbesondere die Montage integrierter Motorvorrichtungen weiter zu vereinfachen.
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Dieses Problem wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Beschreibung
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Ein Aspekt betrifft eine Motorvorrichtung, die auch als integrierte Motorvorrichtung bezeichnet werden kann, mit einer Motoreinheit und einer Servoantriebseinheit, Servodrive-Einheit, wobei die Servoantriebseinheit dazu ausgebildet ist, an einer Rückseite der Motoreinheit angebracht, d.h. mechanisch gekoppelt zu werden. Im Allgemeinen bezieht sich die Rückseite der Motoreinheit auf die Seite der Motoreinheit, die der Seite gegenüberliegt, auf der sich eine Welle der Motoreinheit befindet, d. h. eine Welle des Motors der Motoreinheit für Anwendungen der Motorvorrichtung zugänglich gemacht wird. Motoreinheit und Servoantriebseinheit sind dazu ausgebildet, über eine einen oder mehrere Stecker umfassende Steckverbindung elektrisch gekoppelt zu werden, wobei eine vorgegebene Steckrichtung der Steckverbindung parallel zur Motorwelle der Motoreinheit, also parallel zu einer Axialrichtung der Motoreinheit, verläuft. Die vorgegebene Steckrichtung ist die Richtung, in der die Teile der Steckverbindung bewegt werden, um die Steckverbindung herzustellen. Folglich sind die Stecker der Motoreinheit bzw. der Servoantriebseinheit in einer voreingestellten relativen Position in Bezug auf einen entsprechenden Körper der Motoreinheit bzw. des Gehäuses der Servoantriebseinheit fixiert.
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Die Motoreinheit und die Servoantriebseinheit sind so konfiguriert, dass sie in einem aneinandergebauten Zustand der Motoreinheit und der Servoantriebseinheit mittels einer Ausrichtkontur, wie beispielsweise einem Zentrierflansch, ausgerichtet werden. Der Körper der Motoreinheit kann also die besagte Ausrichtungskontur aufweisen, mit einem entsprechenden Gegenstück auf der Seite der Servoantriebseinheit, zum Beispiel dem Gehäuse der Servoantriebseinheit. Der Körper der Motoreinheit kann auch als Gehäuse der Motoreinheit bezeichnet werden. Folglich kann der Körper der Motoreinheit entlang der Ausrichtungskontur in direktem Kontakt mit dem Gehäuse der Servoantriebseinheit stehen. Das Gehäuse kann auch als Endkappe der Servoantriebseinheit bezeichnet werden. Servoantriebseinheit und Motoreinheit haben also jeweils ein Gehäuse, eine Endkappe und einen Körper, und die Ausrichtkontur umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Teile eines oder beider Gehäuse. Somit sind Servoantriebseinheit und Motoreinheit in sich geschlossene Einheiten.
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Die Motorvorrichtung umfasst auch ein Encoder- oder Gebersystem, ein Positionsinformationssystem, das Informationen über die Position, d. h. einen Drehwinkel, der Motorwelle liefert. Das Gebersystem umfasst ein Encoder-Target (Geberziel) und einen Encoder- oder Geber-Lesekopf. Das Encoder-Target kann ein oder mehrere Unterelemente umfassen, z.B. eine Magnetpille als Multi-Turn-Target-Element und/oder eine optische Platte als Single-Turn-Target-Element. Der Encoder-Lesekopf kann ebenfalls ein oder mehrere Unterelemente enthalten, z. B. einen Chip zum Auslesen von Singleturn-Informationen und/oder einen Chip zum Auslesen von Multiturn-Informationen und/oder ein „Wiegand-Draht“-Element, das Energie für Multiturn-Auslesungen erntet. Das Encoder-Target ist an der Motorwelle der Motoreinheit als Teil der Motoreinheit befestigt, und der Encoder-Lesekopf ist ein Teil der Servoantriebseinheit. Das Encoder-Target ist Teil der Motoreinheit, sowohl im aneinandergebauten Zustand der Motoreinheit und der Servoantriebseinheit als auch in einem nicht aneinandergebauten Zustand der Motoreinheit und der Servoantriebseinheit. Der Encoder-Lesekopf ist Teil der Servoantriebseinheit, sowohl im aneinandergebauten Zustand der Motoreinheit und der Servoantriebseinheit als auch im nicht aneinandergebauten Zustand von Motoreinheit und Servoantriebseinheit. Folglich ist das Gebersystem ein zweiteiliges System, wobei ein Teil, das Geberziel, zur Motoreinheit und der andere Teil, der Geber-Lesekopf, zur Servoantriebseinheit gehört.
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Dies hat den Vorteil, dass alle erforderlichen Verbindungen zwischen Motoreinheit und Servoantriebseinheit, insbesondere die elektrischen Verbindungen zwischen Motor und Elektronik sowie die optischen oder magnetischen Verbindungen zwischen Encoder-Target und Lesekopf automatisch hergestellt werden, wenn Motoreinheit und Servoantriebseinheit aneinander befestigt werden und eine drahtlose Montage möglich ist. Durch die Verwendung der Steckverbindung können auch weitere Verbindungen zwischen Servoantriebseinheit und Motoreinheit automatisch hergestellt werden, zum Beispiel eine Dichtverbindung oder eine thermische Verbindung. Die Endkappe zum Schutz der Drähte oder Leitungen ist somit nicht mehr erforderlich und kann zum Teil entfallen oder durch Teile des Servoantriebs selbst ersetzt werden. Außerdem wird durch den Wegfall der Drähte Platz gespart und die thermische Auslegung der Motorvorrichtung kann verbessert werden. Da die Ausrichtkontur nicht nur die Positionsrückmeldung des Gebersystems präzise macht, sondern auch die mechanische Verbindung zwischen Servoantriebseinheit und Motoreinheit stabilisiert, sind für eine zuverlässige und dichte Verbindung nur wenige und/oder kleine Schrauben erforderlich. Da die Ausrichtkontur per Definition so gestaltet ist, dass eine mögliche Bewegung von Motoreinheit und Servoantriebseinheit zueinander in einer Ebene senkrecht zur Motorwelle minimiert wird, werden die Stecker der Steckverbindung für die elektrische Kopplung in der Anwendung mechanisch entlastet, so dass die Zuverlässigkeit der elektrischen Kopplung auch im Langzeiteinsatz gewährleistet ist. Die vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht somit eine vereinfachte Fertigung und Montage, bei der anstelle der bekannten aufwändigen Verfahren eine vormontierte Servoantriebseinheit und eine vormontierte Motoreinheit einfach aufeinander gesteckt und mit wenigen Schrauben befestigt werden können, wodurch eine zuverlässige und einfache elektrische und optisch/magnetische Kopplung von Motoreinheit und Servoantriebseinheit entsteht. Zusätzliche Kopplungen, wie z.B. thermische Kopplung und/oder Abdichtung, können ebenfalls integriert werden, ohne dass die beschriebene elektrische und optisch/magnetische Kopplung verändert werden muss.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Steckverbindung mindestens drei separate Einzelstecker, wobei drei der Einzelstecker mit jeweiligen Motorphasen verbunden sind und vorzugsweise ein oder mehrere zusätzliche Stecker der Einzelstecker mit einer Motorbremsleitung und/oder einer Motortemperatursensorleitung verbunden sind. Die separate Ausführung der Einzelstecker bietet den Vorteil einer flexibleren Gestaltung hinsichtlich der Anordnung der Einzelstecker. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Motorphasen, die sich in unterschiedlichen Bereichen der Motoreinheit befinden, und im Hinblick auf die Umrichterelemente in der Servoantriebseinheit, die in der Regel aus Hochleistungs-MOSFETs bestehen, die aus thermischen Gründen vorzugsweise auf eine möglichst große Fläche verteilt sind, von Vorteil.
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Dabei können die drei separaten Einzelstecker, die mit den Motorphasen verbunden sind, in einer Ebene senkrecht zur Motorwelle um mindestens 10°, vorzugsweise um mindestens 45°, besonders bevorzugt um mindestens 90°+/-10° oder 90°+/-5° oder 90°+/-2° voneinander getrennt sein. Dabei werden die Gradzahlen von der Motorwelle aus gemessen. Diese Anordnung der separaten Einzelstecker an den Motorphasen hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie eine gut verteilte Anordnung der verschiedenen Stecker ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen der eine oder die mehreren Stecker, vorzugsweise alle Stecker, der Steckverbindung ein motorseitiges Steckerteil, ein erstes Steckerteil, und ein servoseitiges Steckerteil, ein zweites Steckerteil, die im aneinandergebauten Zustand ineinander gesteckt sind und im nicht aneinandergebauten Zustand voneinander getrennt sind. Der erste Steckerteil umfasst eine isolierende Komponente, die eine leitende Komponente des ersten Steckerteils von einem Körper der Motoreinheit isoliert. Falls das erste Steckerteil ein männliches Steckerteil ist, kann das erste Steckerteil die Form eines Stiftes haben. Die isolierende Komponente umfasst einen ersten, nach innen gerichteten Clip, der so konfiguriert ist, dass er entlang der Steckerrichtung in einer Richtung parallel zur Motorwelle die leitende Komponente innerhalb der isolierenden Komponente fixiert, sowie einen zweiten, nach außen gerichteten Clip, der so konfiguriert ist, dass er entlang der Steckerrichtung, vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung zur Richtung der ersten Clips, zusammen mit einem Flansch der isolierenden Komponente als Gegenlager die isolierende Komponente in einem Loch des Körpers der Motoreinheit fixiert. Diese Ausgestaltung des ersten Steckerteils hat sich als besonders vorteilhaft für den Zusammenbau der Motorvorrichtung erwiesen, wie aus dem unten beschriebenen Verfahren zum Zusammenbau einer Motorvorrichtung hervorgeht.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der erste Clip der isolierenden Komponente so ausgebildet ist, dass er nach dem Einsetzen der isolierenden Komponente in die Bohrung der Motoreinheit von den Wänden der jeweiligen Bohrung des Gehäuses der Motoreinheit in einer Sperrposition gehalten wird, in der die leitende Komponente nicht aus der isolierenden Komponente entfernt werden kann. Dies erhöht die Stabilität des Steckers und stellt sicher, dass die leitende Komponente nicht in die Motoreinheit geschoben werden kann, wenn Motoreinheit und Servoantriebseinheit verbunden, d.h. aufeinander gesteckt werden.
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Vorzugsweise sind erste und zweite Clips eines einzelnen Stecker in einer Umfangsrichtung senkrecht zur Steckrichtung abwechselnd um das motorseitige Steckerteil angeordnet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Schub-/Zugkräfte entlang der Steckerrichtung und ermöglicht eine einfachere Montage des motorseitigen Steckerteils durch längere Hebel der Clips.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein Übergang zwischen Motoreinheit und Servoantriebseinheit im aneinandergebauten Zustand nicht von einem Draht d.h. nicht von einer Leitung als Mittel zur elektrischen Kopplung von Motoreinheit und Servoantriebseinheit gekreuzt, vorzugsweise von keinem Draht, d.h. keiner Leitung, gekreuzt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Vorteile der elektrischen Kopplung über die Steckverbindung und der optischen/magnetisch Kopplung, die durch die Ausrichtkontur ermöglicht wird, auch tatsächlich realisiert und nicht durch nicht ersetzte Leitungen beeinträchtigt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind Motoreinheit und Servoantriebseinheit so ausgebildet, dass sie mit vier oder weniger Befestigungsmitteln, insbesondere vier oder weniger Schrauben als Befestigungsmittel, aneinander befestigt werden können. Dies hat den Vorteil einer schnelleren und einfacheren Befestigung von Servoantriebseinheit und Motoreinheit miteinander und wird dadurch ermöglicht, dass die Ausrichtkontur eine ausreichende Zuverlässigkeit der mechanischen Kopplung auch bei wenigen Befestigungsmitteln gewährleistet.
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Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Motoreinheit für eine Motorvorrichtung einer der beschriebenen Ausführungsformen der Motorvorrichtung.
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Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Servoantriebseinheit für eine Motorvorrichtung einer der beschriebenen Ausführungsformen der Motorvorrichtung.
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Dabei entsprechen die Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen der Motoreinheit und der Servoantriebseinheit den Vorteilen und vorteilhaften Ausgestaltungen der beschriebenen Motorvorrichtungen oder -geräte.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Motorvorrichtungssystem mit mehr als einem Typ einer Motoreinheit der beschriebenen Ausführungsformen und/oder mit mehr als einem Typ einer Servoantriebseinheit der beschriebenen Ausführungsformen. Dabei sind die Steckverbindung sowie die Ausrichtungskontur der jeweiligen Motoreinheiten der unterschiedlichen Typen und/oder die Steckverbindung sowie die Ausrichtungskontur der jeweiligen Servoantriebseinheiten der unterschiedlichen Typen standardisiert, d.h. geometrisch und elektrisch vorgegeben, so dass jeder Typ der jeweiligen Motoreinheiten des Motorvorrichtungssystems zum Anbau und zur elektrischen Kopplung mit jedem der einen oder mehreren unterschiedlichen Typen von Servoantriebseinheiten ausgebildet ist und umgekehrt. Die verschiedenen Typen von Motor- und Servoantriebseinheiten unterscheiden sich voneinander in mindestens einer Eigenschaft. Zum Beispiel können die verschiedenen Typen von Motoreinheiten des Motorvorrichtungssystems unterschiedliche Leistungen und/oder unterschiedliche Größen etc. pp. haben. Dies hat den Vorteil, dass ein Baukastensystem realisiert wird, bei dem jede Motoreinheit des Motorvorrichtungssystems mit jeder Servoantriebseinheit des Motorvorrichtungssystems kombiniert werden kann, so dass die jeweilige Motorvorrichtung mit geringem Aufwand an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann. Darüber hinaus ist auch die Montage standardisiert, was Ausfälle reduziert und eine bessere Einarbeitung des Montagepersonals ermöglicht. Darüber hinaus können die für die verschiedenen Ausführungsformen der Motoreinheit und/oder der Servoantriebseinheit beschriebenen Vorteile durch die Verwendung dieser Ausführungsformen im Motorvorrichtungssystem erreicht werden. Die Motoreinheit und die Servoantriebseinheit des Motorvorrichtungssystems können daher alle oben für die Ausführungsformen der Motoreinheit und/oder der Servoantriebseinheit beschriebenen Merkmale aufweisen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau einer Motorvorrichtung mit einer Motoreinheit und einer Servoantriebseinheit. Das Verfahren umfasst einen Vorbereitungsschritt zum Vorbereiten der Motoreinheit mit dem Anschließen von Phasenleitungen mit entsprechenden Anschlusskomponenten und mit dem Anbringen eines Encoder-Targets an einer Motorwelle der Motoreinheit. Jede Phasenleitung ist eine Leitung die elektrisch mit einer entsprechenden Motorphase, d. h. einer Motorphasenwicklung, der Motoreinheit verbunden ist. Das Verfahren umfasst auch einen Schiebeschritt, bei dem die Servoantriebseinheit in einer axialen Richtung der Motoreinheit (der Steckrichtung) auf die Motoreinheit geschoben wird und dadurch automatisch, d. h. ohne weitere explizite Aktion, eine elektromechanische Verbindung zwischen Motoreinheit und Servoantriebseinheit hergestellt wird. Das automatische Herstellen der elektromechanischen Verbindung umfasst dabei ein elektrisches Ankoppeln der Phasenleitungen der Motoreinheit an entsprechende Wechselrichterelemente wie MOSFETs der Servoantriebseinheit und ein radiales Ausrichten von Motoreinheit und Servoantriebseinheit. Das Verfahren umfasst ferner die Fixierung der elektromechanischen Verbindung, zum Beispiel mit Schrauben.
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Das Anschließen der Phasenleitungen kann einen Führungsschritt umfassen, bei dem mindestens drei Phasenleitungen eines Motors der Motoreinheit durch entsprechende Löcher in einer Platte des Motoreinheitskörpers geführt werden. Er kann auch einen Anbringungsschritt umfassen, bei dem eine entsprechende leitendes Komponente eines motorseitigen Steckerteils der entsprechenden Steckverbindung, ein erstes Steckerteil der entsprechenden Steckverbindung, an jedem der Phasenleitungen angebracht wird, beispielsweise durch Löten oder Crimpen. Das Anschließen auf kann ferner umfassen einen Ziehschritt des Ziehens einer jeweiligen isolierenden Komponente des ersten Steckerteils der jeweiligen Steckverbindung über jede leitende Komponente, wobei ein jeweiliger erster Clip die jeweilige leitende Komponente in einer jeweiligen voreingestellten Position innerhalb der jeweiligen isolierenden Komponente fixiert, was zu kombinierten isolierenden und leitenden Komponenten führt. Das Anschließen umfasst dann auch einen anschließenden Schiebeschritt des Einschiebens der jeweiligen kombinierten isolierenden und leitenden Komponenten, die durch den Ziehschritt kombiniert wurden, in die jeweiligen Löcher in der Platte des Motoreinheits-Körpers, wobei der jeweilige zweite Clip mit einem Flansch der isolierenden Komponente als Gegenlager die jeweiligen kombinierten isolierenden und leitenden Komponenten in einer jeweiligen voreingestellten Position in dem Loch fixiert. Dadurch wird eine Steckverbindung zum Aufeinanderstecken von Motoreinheit und Servoantriebseinheit auf einfache und sichere Weise ermöglicht. Zusätzliche Leitungen, zum Beispiel Bremsleitungen und/oder MotorTemperatursensorleitungen, können ebenso wie die Phasenleitungen angeschlossen werden. Durch Aufstecken der Servoantriebseinheit auf die Motoreinheit können also Motoreinheit und Servoantriebseinheit über die Steckverbindung einschließlich der Motorphasenanschlüsse und jeder anderen erforderlichen Verbindung elektrisch gekoppelt werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen entsprechen den beschriebenen Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen für die Motorvorrichtung und das Motorvorrichtungssystem.
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Die oben, auch in der Einleitung, beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der Figurenbeschreibung oder in den Figuren allein offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen, können nicht nur allein oder in der beschriebenen Kombination, sondern auch mit anderen Merkmalen oder ohne einige der offenbarten Merkmale verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Folglich sind auch Ausführungsformen Teil der Erfindung, die nicht explizit in den Figuren dargestellt und beschrieben sind, die aber durch separate Kombination der in den Figuren offenbarten Einzelmerkmale erzeugt werden können. Daher sind auch Ausführungsformen und Merkmalskombinationen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs umfassen, als offenbart anzusehen. Ferner sind Ausführungsformen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die von den Merkmalskombinationen abweichen oder über die in den Abhängigkeiten der Ansprüche beschriebenen hinausgehen.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt
- 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Motorvorrichtung mit Motoreinheit und Servoantriebseinheit in aneinandergebautem Zustand;
- 2 die beispielhafte Motoreinheit aus 1 in einem nicht aneinandergebautem Zustand von Motoreinheit und Servoantriebseinheit;
- einen Querschnitt durch eine beispielhafte Motoreinheit mit motorseitigem Steckerteil und Gebertarget;
- 4 zeigt verschiedene Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines motorseitigen Steckerteils; und
- 5 zeigt einen Querschnitt, der dem Querschnitt von 3 entspricht, in einem aneinandergebauten Zustand von Motoreinheit und Servoantriebseinheit.
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In den verschiedenen Abbildungen werden für gleiche oder funktionsgleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Motorvorrichtung 1 mit einer Motoreinheit 2 und einer Servoantriebseinheit 3, die an der Motoreinheit 2 an einer Rückseite 2b der Motoreinheit 2 angebracht ist. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, sind Motoreinheit 2 und Servoantriebseinheit 3 über eine Steckverbindung 7 (2) mit einem oder mehreren Steckern 7a-7d (2) elektrisch gekoppelt, wobei eine vorgegebene Steckrichtung P der Steckverbindung 7 parallel zu einer Motorwelle 4 der Motoreinheit 2 verläuft. Im gezeigten Beispiel ist die Servoantriebseinheit 3 mit vier Befestigungsmitteln 10, die im vorliegenden Beispiel Schrauben sind, an der Motoreinheit 2 befestigt, d.h. mechanisch gekoppelt.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Motoreinheit von 1 bei abgenommener Servoantriebseinheit 3. Dadurch werden eine Ausrichtkontur 5, im vorliegenden Beispiel in Form eines Zentrierflansches, sowie die Steckverbindung 7 sichtbar. Weiterhin ist ein an der Motorwelle 4, hier über einen Adapter 9, befestigtes Encoder-Target 8 zu sehen. Zu beachten ist, dass der entsprechende Encoder-Lesekopf, bei Verwendung der Motorvorrichtung 1 mit aneinander befestigter Motoreinheit 2 und Servoantriebseinheit 3, um Informationen über die Position der Motorwelle 4 zu liefern, Teil der Servoantriebseinheit 3 ist und daher hier nicht dargestellt ist.
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Die Steckverbindung 7 umfasst mindestens drei, im vorliegenden Beispiel vier separate Einzelstecker 7a, 7b, 7c, und 7d. Drei der Einzelstecker 7a, 7b, 7c sind mit den jeweiligen Motorphasen 12 (3) verbunden, und der zusätzliche Stecker 7d ist im vorliegenden Beispiel mit einer Motorbremsleitung und einer Motortemperatursensorleitung verbunden. Die drei separaten Einzelstecker 7a, 7b, 7c, die mit den Motorphasen verbunden sind, sind im vorliegenden Beispiel um mindestens 90°, gemessen von der Motorwelle 4, d. h. einer Drehachse Ader Motorwelle 4, voneinander entfernt. Dabei ist zu beachten, dass die Einzelstecker 7a, 7b, 7c jeweils eine einzelne elektrische Leitung, die jeweilige Motorphase 12, und der zusätzliche Stecker 7c mehr als einen, hier 4 Leitungen mit der Sensorantriebseinheit 3 verbindet.
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Die Stecker 7a, 7b, 7c, 7d sind mit ihren jeweiligen motorseitigen Steckerteilen 7a*, 7b*, 7c*, 7d* dargestellt. Jedes der motorseitigen Steckerteile 7a*, 7b*, 7c*, 7d* umfasst eine isolierende Komponente 7x, die eine leitende Komponente 7y des jeweiligen Steckerteils 7a*, 7b*, 7c*, 7d* von einem Körper 11 der Motoreinheit 2 isoliert.
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3 zeigt einen Querschnitt, der die Details des jeweiligen motorseitigen Steckerteils 7a* als repräsentatives Beispiel für alle motorseitigen Steckerteile 7a*, 7b*, 7c*, 7d* der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die isolierende Komponente 7x umfasst zwei erste Clips 13, 13', die dazu ausgebildet sind, die leitende Komponente 7y entlang der Steckrichtung P, einer Richtung parallel zur Motorwelle 4, in der isolierenden Komponente 7x zu fixieren. Zu diesem Zweck weist die leitende Komponente 7y einen Flansch 14 auf, der in die ersten Clips 13, 13' eingreift. Die Clips 13, 13' verhindern, dass die leitende Komponente 7y im Inneren des Körpers 11 bewegt wird, wenn die Servoantriebseinheit 3 an der Motoreinheit 2 befestigt, d.h. in Steckrichtung P auf die Motoreinheit 2 aufgesteckt ist.
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Die isolierende Komponente 7x umfasst auch zwei in 3 nicht dargestellte zweite Clips 15, 15', die so konfiguriert sind, dass sie die isolierende Komponente 7x entlang der Steckrichtung mit einem Flansch 16 als Gegenhalter in einem Loch 17 des Gehäuses 11 der Motoreinheit 2 fixieren. Folglich werden die ersten Clips 13, 13' im montierten Zustand gegen die leitende Komponente 7y gedrückt, wodurch die leitende Komponente 7y im Inneren der isolierenden Komponente 7x verriegelt wird.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht und zwei Querschnitte des motorseitigen Steckerteils 7a* aus 3, mit Details der ersten und zweiten Clips 13, 13', 15, 15' und der entsprechenden Flansche 14, 16. Insbesondere ist dargestellt, dass die jeweils zwei ersten Clips 13, 13' sowie die jeweils zwei zweiten Clips 15, 15' jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der isolierenden Komponente 7x angeordnet sind. In diesem Beispiel sind die ersten und zweiten Clips 13, 13', 15, 15' in Umfangsrichtung um das motorseitige Steckerteil 7a* in der x-y-Ebene abwechselnd angeordnet.
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5 zeigt einen Querschnitt entsprechend 3, wobei die Servoantriebseinheit 3 an der Motoreinheit 2 befestigt ist. An der Ausrichtkontur 5 liegt der Körper 11 der Motoreinheit 2 direkt am Gehäuse 17 der Servoantriebseinheit 3 an, wodurch eine sehr präzise und mechanisch robuste Befestigung der Servoantriebseinheit 3 an der Motoreinheit 2 erreicht wird, die auch minimale Bewegungen der Servoantriebseinheit 3 gegenüber der Motoreinheit 2 verhindert. Selbst solche minimalen Bewegungen würden die Steckverbindung 7a auf Dauer verschlechtern. Im vorliegenden Beispiel ist ferner zwischen dem Gehäuse 17 und dem Körper 11 ein Ringelement 18 zur Abdichtung eingebracht. Dieses Ringelement 18 kann aber auch weggelassen werden.
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Neben dem motorseitigen Steckerteil 7a* ist auch das servoantriebsseitige Steckerteil 7a** dargestellt. Dieses servoantriebsseitige Steckerteil 7a** ist im vorliegenden Beispiel direkt an einer Platine 19 angebracht und realisiert somit eine drahtlose Platinenverbindung zwischen Servoantriebseinheit 3 und Motoreinheit 2.
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Außerdem berührt der Servoantriebssteckerteil 7a** seine entsprechende Leiterplatte 19 nur planar (nicht radial). Die mit dem Servoantriebs-Steckerteil 7a** in Berührung stehende Fläche der Leiterplatte 19 ist also die der Motoreinheit 2 abgewandte Fläche der Leiterplatte 19, gegenüber der der Motoreinheit 2 zugewandten Fläche, die hier mit Durchgangslöchern für die die leitenden Komponente 7y bildenden Stifte versehen ist. Diese Konstruktion unterscheidet sich von den aus dem Stand der Technik bekannten, auf der Leiterplatte montierten Stiftaufnahmen, die üblicherweise hinein in oder durch das entsprechende Loch in der Leiterplatte hindurchgeführt werden. Die vorgeschlagene Konstruktion bietet thermische Vorteile, da sie es ermöglicht, dass die Leiterplatte 19 in flächigem Kontakt mit dem Gehäuse 11 steht. Insbesondere ermöglicht sie die Verwendung einer Leiterplatte mit integriertem metallischem Substrat, was wiederum die thermische Kopplung zwischen dem Gehäuse 11, der Leiterplatte 19 und Komponenten auf letzteren d. h. der Motoreinheit 2 und der Servoantriebseinheit 3 begünstigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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