DE10318734A1

DE10318734A1 - Elektrische Maschine mit separater Entstörleiterplatte

Info

Publication number: DE10318734A1
Application number: DE2003118734
Authority: DE
Inventors: Claus Schmiederer; Stefan Freund; Thomas Huck; Holger Thoene
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-11
Also published as: WO2004098027A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, umfassend eine separate Entstörleiterplatte (2), welche mit SMD-Bauteilen (3, 4, 5) bestückt ist, wobei die SMD-Bauteile (3, 4, 5) als Entstörbauteile ausgebildet sind, um elektrische Störungen zu dämpfen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere ein Gleichstrommotor, mit einer separaten Entstörleiterplatte.
Elektrische Maschinen werden beispielsweise als Gleichstrommotoren, für Hilfsantriebe und/oder für Komfortantriebe, beispielsweise in Fahrzeugen, eingesetzt. Da in den Fahrzeugen in jüngster Zeit immer mehr elektronische Bauteile verwendet werden, sind auch an derartige Antriebsmotoren erhöhte Anforderungen hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit zu stellen. Bei Verwendung von Gleichstrommotoren als Antriebe können insbesondere Störungen im Lang-, Mittel-, Kurz- und Ultrakurzwellenbereich auftreten. Derartige Störungen müssen möglichst vollständig entstört werden oder zumindest soweit gedämpft werden, dass sie keine negativen Einwirkungen auf andere elektronische Bauteile des Fahrzeugs haben. Um derartige Störungen zu dämpfen, werden daher üblicherweise bedrahtete elektrische Bauteile wie Kondensatoren (Kapazitäten) und Spulen/Drosseln (Induktivitäten) verwendet. Diese elektrischen Bauteile werden durch Löt- oder Schweißverfahren mit den Motorkontakten und Bürsten und den Polgehäusen der Motoren elektrisch leitend verbunden. Weiterhin werden Dioden oder Varistoren verwendet, um insbesondere Abschalt-Spannungsspitzen zu begrenzen. Dabei werden die Dioden oder Varistoren ebenfalls in bedrahteter Bauteilform verwendet.
Die o.g. Bauteile werden bei Gleichstrommotoren üblicherweise am Bürstenträger eingebaut. Dabei ist am Bürstenträger für jedes einzelne Entstörbauteil ein separater Montageplatz vorzusehen. Weiterhin müssen die elektrischen Kontakte jedes einzelnen Entstörbauteils durch ein Löt- oder Schweißverfahren mit den Motorkontakten elektrisch leitend verbunden werden. Daher haben derartige elektrisch entstörte Bürstenträger eine lange Herstellzeit und sind dementsprechend teuer. Weiterhin weisen derartige vollentstörte Bürstenträger einen komplizierten Aufbau auf, da für die unterschiedlichsten elektrischen Entstörbauteile jeweils entsprechend ausgebildete Montageplätze bereitgestellt werden müssen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie besonders schnell und kostengünstig herstellbar ist. Hierzu weist die erfindungsgemäße elektrische Maschine eine separate Entstörleiterplatte auf, welche mit SMD-Bauteilen bestückt ist. Daher kann die Entstörleiterplatte vor der Montage an die elektrische Maschine mit entsprechenden SMD-Bauteilen bestückt werden und anschließend ist nur noch eine elektrische Kontaktierung zwischen der Entstörleiterplatte und den entsprechenden elektrischen Motorkontakten notwendig. Somit kann einerseits die Herstellzeit für die separate Entstörleiterplatte verringert werden, da die Montage entsprechender SMD-Bauteile auf der Entstörleiterplatte leicht automatisierbar ist. Andererseits muss dann nur noch eine elektrische Kontaktierung zwischen der Entstörleiterplatte und den Motorkontakten realisiert werden. Darüber hinaus kann durch Verwendung von standardisierten SMD-Bauteilen, welche als Massenware erhältlich sind, eine weitere Verbilligung erreicht werden. Durch die erfindungsgemäße separate Entstörleiterplatte können dabei elektrische Störungen in der elektrischen Maschine und auch Störungen, die z.B. zurück in ein Bordnetz eines Fahrzeugs gespeist werden, wie z.B. Spannungsspitzen, gedämpft werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung.
Um eine besonders einfache Montage der Entstörleiterplatte zu ermöglichen, wird die Entstörleiterplatte bevorzugt mittels einer Klemmverbindung mit den elektrischen Kontakten der elektrischen Maschine verbunden. Eine derartige Klemmverbindung kann eine schnelle und kostengünstige Montage sicherstellen und weist weiterhin den Vorteil auf, dass keine Wärme in die Leiterplatte bzw. die elektrische Maschine bei der Montage eingebracht wird.
Besonders bevorzugt sind die SMD-Entstörbauteile als Kondensator und/oder als Diode und/oder als Varistor und/oder als Spule ausgebildet.
Vorzugsweise weist die Entstörleiterplatte desweiteren eine Ausnehmung auf, um eine spielfreie Befestigung der Entstörleiterplatte an einem Zentrierpin der elektrischen Maschine zu ermöglichen. Selbstverständlich kann auch an der Leiterplatte ein Zentrierpin ausgebildet sein, welcher in einer entsprechend ausgebildeten Ausnehmung an der elektrischen Maschine spielfrei aufgenommen werden kann.
Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine als Gleichstrommotor ausgebildet. Dabei ist dann weiter bevorzugt die Entstörleiterplatte an einem Bürstenträger-Grundkörper des Gleichstrommotors befestigt. Dadurch kann eine kurze elektrische Kontaktierung zwischen den Motorkontakten und der Entstörleiterplatte realisiert werden.
Um eine besonders schnelle und einfache Montage zu ermöglichen, ist im Bürstenträger-Grundkörper vorzugsweise eine Aufnahmetasche zur Aufnahme der Entstörleiterplatte ausgebildet. Die Aufnahmetasche kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Entstörleiterplatte auch nur teilweise in der Aufnahmetasche aufgenommen wird.
Da durch die Verwendung einer separaten Entstörleiterplatte für die Entstörbauteile nur ein geringer Bauraumbedarf am Bürstenträger-Grundkörper besteht, sind vorzugsweise am Bürstenträger-Grundkörper weitere Elektronikbauteile und/oder Sensorbauteile für die elektrische Maschine angeordnet. Somit kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine insgesamt kompakter ausgebildet werden, da zusätzliche Bauteile am Bürstenträger angeordnet werden können.
Besonders bevorzugt ist eine elektrische Verbindung der Entstörleiterplatte mittels federnd gelagerten Kontakten ausgebildet. Dabei übernehmen die federnd gelagerten Kontakte nicht nur die elektrische Kontaktierung, sondern stellen auch die Befestigung der Entstörleiterplatte an der elektrischen Maschine bereit.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine wird aufgrund ihres kompakten Aufbaus und ihrer geringen Herstellungskosten besonders vorteilhaft als Antrieb für Kleinmotoren in Fahrzeugen, insbesondere als Verstellantrieb, verwendet. Insbesondere ist die elektrische Maschine dabei als Gleichstrommotor ausgebildet und wird als Statormotor, als Wischermotor, als Antriebsmotor für elektrische Fensterheber und/oder elektrische Schiebedächer und/oder elektrische Sitzverstellungen verwendet.
Vorzugsweise umfasst die elektrische Maschine eine weitere Leiterplatte, welche in eine Gehäuseöffnung derart einführbar ist, dass sie zumindest teilweise aus dem Gehäuse vorsteht. Dadurch kann eine Kombination der Entstörleiterplatte mit einem Einschubelektronikmodul erhalten werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Draufsicht eines Bürstenträgers einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen separaten Entstörleiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Bürstenträgers,
3 eine schematische Schnittansicht eines Bürstenträgers einer elektrischen Maschine gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
4 eine schematische Seitenansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine elektrische Maschine mit einer erfindungsgemäßen separaten Entstörleiterplatte beschrieben. Die elektrische Maschine ist dabei als Gleichstrommotor ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, ist am Bürstenträger 1 eine Entstörleiterplatte 2 angeordnet. Die Entstörleiterplatte 2 ist mit mehreren unterschiedlichen elektrischen Bauteilen, wie einem Kondensator 3, einem Varistor 4 und einer Diode 5 bestückt. Dabei sind die Bauteile 3, 4, 5 als standardisierte SMD-Bauteile ausgebildet. Die in 1 dargestellte Bestückung der Entstörleiterplatte 2 ist nur beispielhaft und kann entsprechend den Anforderungen des Gleichstommotors unterschiedlich ausgewählt werden Die Entstörleiterplatte 2 ist mit ihrem einen Ende in eine am Bürstenträger 1 ausgebildete Aufnahmetasche 8 eingeschoben. Die Aufnahmetasche 8 ist dabei derart ausgebildet, dass die Entstörleiterplatte 2 nach ihrem Einbau leicht in der Aufnahmetasche 8 klemmt. An dem der Aufnahmetasche 8 entgegengesetzten Ende ist die Entstörleiterplatte 2 mittels zweier Federkontakte 9 und 10 befestigt. Die Federkontakte 9, 10 haben somit die Funktion des elektrischen Kontaktierens der Entstörleiterplatte 2 als auch die Funktion der Befestigung der Entstörleiterplatte 2. Weiterhin ist in der Aufnahmetasche 8 ein elektrischer Kontakt für einen Massekontakt 11 am Polgehäuse des Bürstenträgers angeordnet.
Weiterhin weist die Entstörleiterplatte 2 eine kreisförmige Ausnehmung auf, welche an einem Zentrierpin 7, der integral am Bürstenträger 1 ausgebildet ist, aufgenommen ist. Dadurch kann die Entstörleiterplatte 2 spielfrei am Bürstenträger 1 befestigt werden. Der Zentrierpin weist dabei eine sich verjüngende Außenform, insbesondere eine kegelförmige Außenform, auf.
Die elektrische Kontaktierung der Entstörleiterplatte 2 an einem Motorkontakt 12 erfolgt somit über die Federkontakte 9, 10 (vgl. 1). Es sei weiterhin angemerkt, dass die Leiterplatte auch mittels eines Lötprozesses an entsprechende elektrische Kontakte der elektrischen Maschine kontaktiert werden kann, jedoch sind derartige Lötprozesse nicht so montagefreundlich wie die dargestellte Klemmverbindung der Entstörleiterplatte 2 an den Federkontakten 9, 10.
Die erfindungsgemäße separate Entstörleiterplatte 2 ist mit standardisierten SMD-Bauteilen bestückt, sodass sie nur einen besonders kleinen Bauraum am Bürstenträger 1 einnimmt. Dadurch besteht die Möglichkeit, Bauräume am Bürstenträger 1 für andere Funktionen bzw. Bauteile zu verwenden. Beispielsweise können an dem gewonnenen Bauraum zusätzliche Einschubelektroniken angeordnet werden, welchen weiteren Elektronikbauteilen der elektrischen Maschine und/oder Sensorik-Bauteilen Platz bieten können. Dadurch kann die elektrische Maschine insgesamt kompakter ausgebildet werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 eine elektrische Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei beim zweiten Ausführungsbeispiel die Federkontakte zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Entstörleiterplatte 2 und den Motorkontakten unterschiedlich ausgebildet ist. Genauer, wie in 3 gezeigt, sind die Federkontakte 9, 10 zur verbesserten Abstützung in der Aufnahmelasche 8 des Bürstenträgers abgestützt. D.h., während des Einschiebens der Entstörleiterplatte 2 in die Aufnahmetasche 8 werden die Federkontakte zusätzlich noch im Bürstenträger 1 abgestützt. Somit kann die Kontaktstelle zwischen Federkontakt und Leiterplatte sicher gewährleistet werden.
Wie weiterhin aus 3 ersichtlich ist, sind neben den SMD-Entstörbauteilen 3, 4, 5 noch zusätzlich zwei separate Spulen 6 als Induktivitäten am Bürstenträger 1 angeordnet. Dies macht deutlich, dass es nicht notwendig ist, auf die erfindungsgemäße separate Entstörleiterplatte 2 alle zur Entstörung notwendigen Bauteile aufzubringen, sondern dass auch ausgewählte Entstörbauteile auch separat am Bürstenträger 1 vorgesehen werden können. Die Auswahl, welche Bauteile auf der separaten Entstörleiterplatte 2 bestückt werden und welche Bauteile separat am Bürstenträger 1 angeordnet werden, sind insbesondere betriebswirtschaftlicher Natur. Hierbei muss je nach Anwendungsfall ein Optimum zwischen den Montagekosten einerseits und den Kosten entsprechender SMD-Bauteilen auf einer Leiterplatte bzw. üblichen Entstörbauteilen errechnet werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 eine elektrische Maschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die elektrische Maschine ein Gehäuse 15 mit einem zugehörigen Deckel 16. Im Gehäuse 15 ist schematisch angedeutet eine Entstörleiterplatte 2 angeordnet. Am Gehäuse 16 ist eine zusätzliche Leiterplatte 13 befestigt, welche als Einschubelektronikmodul ausgebildet ist und u.a. einen Hallsensor 14 aufweist. Die zusätzliche Leiterplatte 13 ist fest am Deckel 16 befestigt und wird bei Aufsetzen des Deckels 16 auf das Gehäuse 15 durch das Gehäuse derart eingeschoben, dass sie im montierten Zustand durch eine im Gehäuse 15 ausgebildete Öffnung 17 vorsteht. Somit steht im montierten Zustand der zusätzlichen Leiterplatte 13 ein Teil dieser Leiterplatte aus dem Gehäuse 15 vor. Entsprechend den gewünschten Anforderungen an die elektrische Maschine können dabei alle Entstörbauteile auf der Entstörleiterplatte 2 vorgesehen werden und weitere zusätzliche elektrische Bauteile auf der zusätzlichen Leiterplatte 13. Dabei kann für unterschiedliche elektrische Maschinen beispielsweise eine Standard-Entstörleiterplatte vorgesehen werden und je nach Anforderungen an die elektrische Maschine unterschiedliche zusätzliche Leiterplatten 13 am Deckel 15 befestigt werden. Dadurch kann eine große Variationsanzahl bei geringen Kosten für die elektrische Maschine erhalten werden, da jeweils nur eine unterschiedliche zusätzliche Leiterplatte 13 eingebaut werden muss.

Claims

Elektrische Maschine, umfassend eine separate Entstörleiterplatte (2), welche mit SMD-Bauteilen (3, 4, 5) bestückt ist, wobei die SMD-Bauteile (3, 4, 5) als Entstörbauteile ausgebildet sind, um elektrische Störungen zu dämpfen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörleiterplatte (2) mittels einer Klemmverbindung (9, 10) mit elektrischen Kontakten der elektrischen Maschine verbunden ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die SMD-Entstörbauteile als Kondensator (3) und/oder als Diode (5) und/oder als Varistor (4) und/oder als Spule ausgebildet sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörleiterplatte (2) eine Ausnehmung aufweist, um eine spielfreie Befestigung an einem sich verjüngenden Zentrierpin (7) der elektrischen Maschine zu ermöglichen, oder dass die Entstörleiterplatte (2) einen sich verjüngenden Zentrierpin aufweist, um eine spielfreie Befestigung an einer Ausnehmung der elektrischen Maschine zu ermöglichen.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine als Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörleiterplatte (2) an einem Bürstenträger (1) angeordnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (1) eine Aufnahmetasche (8) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Entstörleiterplatte (2) aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Bürstenträger (1) zusätzliche Elektronikbauteile und/oder Sensorbauteile angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung der Entstörleiterplatte (2) mittels federnd gelagerten Kontaktelementen (9, 10) bereitgestellt ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine als Verstellantrieb in Fahrzeugen, insbesondere als Statormotor, als Wischermotor und/oder als Antriebsmotor für elektrische Fensterheber, elektrische Schiebedächer und/oder elektrische Sitzverstellungen, verwendet wird.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Leiterplatte (13), welche in eine Öffnung im Gehäuse (1) derart einführbar ist, um zumindest teilweise aus dem Gehäuse (1) vorzustehen.