DE19637192A1 - Elektromotor, insbesondere Außenläufermotor, mit integrierter, an die Ständerwicklung angeschlossener Elektronikeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbeson­ dere Außenläufermotor, mit integrierter, an die Ständerwick­ lung angeschlossener Elektronikeinheit gemäß Patentanspruch 1. Ein derartiger Elektromotor kann insbesondere als elektro­ nisch kommutierter, permanenterregter Gleichstrommotor zum Antrieb von drehzahlregelbaren Lüfterantrieben in Kraftfahr­ zeugen Anwendung finden; die baulich mit dem Elektromotor in­ tegrierte Elektronikeinheit ist als Steuerungs- und Lei­ stungsteil für den Elektromotor dabei vor Beeinträchtigung durch übermäßige Wärmebelastung und Umwelteinflüsse, insbe­ sondere Feuchtigkeit und Verschmutzung, zu schützen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elek­ tromotor mit integrierter Elektronikeinheit zu schaffen, die mit geringem fertigungs- bzw. montagetechnischen Aufwand die Anbringung am Elektromotor und die elektrische Kontaktierung mit den von der Elektronikeinheit gesteuerten Motorteilen bei gleichzeitig sicherem Schutz gegen unerwünschte Umweltein­ flüsse gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt er­ findungsgemäß durch einen Elektromotor gemäß Patentanspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen, axial stirnseitig an dem Elektromotor angeordneten und nach axial außen zu­ nächst offenen und anschließend lediglich durch einen Gehäu­ sedeckel dicht verschließbaren Gehäuses, insbesondere in Alu­ minium-Druckguß, wird für die Elektronikeinheit eine voll funktionsfähige, mit der Motorwicklung elektrisch verbindbare endprüfbare Baugruppe geschaffen, die auf sichere Weise mit den elektrischen Anschlüssen des Elektromotors kontaktierbar sowie in vorteilhafter Weise als Kühlkörper für die Elektro­ nikeinheit ausbildbar ist. Die Elektronikeinheit wird dabei zweckmäßigerweise von einer Leiterplatte aufgenommen, die in dem topfförmigen Gehäuse, vorzugsweise mit Befestigung am Ge­ häuseboden, angeordnet ist. Das Gehäuse bildet in vorteilhaf­ ter Weise gleichzeitig ein tragendes Motor-Bauteil für den Elektromotor und ist dazu nach einer Ausgestaltung der Erfin­ dung als Flanschteil zur Halterung des Elektromotors in einer Motoraufnahme ausgebildet.

Die Kontaktierung der Elektronikeinheit mit den entsprechen­ den Wicklungsanschlüssen des Elektromotors erfolgt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in Form einer montage­ mäßig selbsttätigen Steckkontaktierung zwischen einerseits mit der Elektronikeinheit verbundenen Steckkontaktierungsmit­ teln und andererseits mit der Statorwicklung verbundenen Steckkontaktierungsmitteln bei der gegenseitigen axialen me­ chanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Ge­ häuse.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol­ genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Elektromotor in einer Ausführung als permanent­ erregter Außenläufermotor;

Fig. 2 einen vergrößerten Detailausschnitt aus Fig. 1 im Be­ reich der gegenseitigen Steckkontaktierung zwischen der Statorwicklung und der Leiterplatte;

Fig. 3 eine stirnseitige Draufsicht auf das die Leiterplatte aufnehmende topfförmige Gehäuse bei entferntem Gehäu­ sedeckel;

Fig. 4 eine erste Steckkontaktierung zwischen der Leiter­ platte und der Statorwicklung im betriebsfertigen Zustand;

Fig. 5 eine zweite Steckkontaktierung zwischen der Leiter­ platte und der Statorwicklung in einem Vormontagezu­ stand;

Fig. 6 die Steckkontaktierung gemäß Fig. 5 im betriebsfer­ tigen Montageendzustand.

Fig. 1 zeigt einen Außenläufermotor mit einer Rotorglocke 4, an deren Innenumfangsfläche permanentmagnetschalen 4.1 gehal­ tert sind. Die Rotorglocke 4 ist mit einer Rotorwelle 4.2 in einem Rotorwellenlager 5.2 drehbar gelagert, das seinerseits in einer speichenartigen Lagerhalterung 5.3 aufgenommen wird, die in radialem Speichenabstand zu dem Rotorwellenlager 5.2 mit dem eine Statorwicklung 5.1 aufnehmenden Statorblechpaket eines Stators 5 verbunden ist.

An dem der geschlossenen Bodenseite der Rotorglocke abgewand­ ten stirnseitigen Ende des Außenläufermotors ist ein topfför­ miges Gehäuse 1 angeordnet, das mit seinem Topfboden 1.1 dem Elektromotor zugewandt und dessen offene Topfseite axial außen mit einem Gehäusedeckel 3, z. B. durch Bördeln, Verstem­ men oder Verschrauben, abschließbar ist. Das topfförmige Ge­ häuse 1 ist mittels Befestigungsmitteln 1.6, z. B. Schrauben am Stator, vorzugsweise an der speichenförmigen Lagerung 5.3 fixierbar und bildet in vorteilhafter Weise ein tragendes Mo­ tor-Bauteil, insbesondere in Form eines Flanschteils mit über den Umfang verteilten Befestigungslaschen 1.3 zur Halterung des Elektromotors in einer hier nicht näher gezeigten Motor­ aufnahme.

Innerhalb des Gehäuses 1, vorzugsweise in der Nähe des Gehäu­ sebodens 1.1 ist eine Leiterplatte 2 zur Aufnahme einer Elek­ tronikeinheit als Steuerungs- bzw. Leistungsteil für den Elektromotor, z. B. über Schrauben 2.7, gehaltert. Von der elektronischen Bestückung der Leiterplatte 2 sind in Fig. 3 Leistungsbauteile, z. B. Halbleiter-Bauelemente 2.1-2.6, ange­ deutet, die - hier jeweils paarweise - an Außenkanten der vorzugsweise dazu als Vieleck ausgebildeten Leiterplatte 2 angeordnet sind; zur besseren Wärmeabfuhr sind in vorteilhaf­ ter Weise die Halbleiter-Bauelemente - wie aus Fig. 1 ersicht­ lich - mittels deckelseitige Klemmfedern 3.1 im Sinne einer besonders intensiven Flächenberührung an Wandungen des Gehäu­ ses 1 bei dessen Verschluß durch den Gehäusedeckel 3.1 ange­ drückt.

Zur fertigungs- und montagetechnisch besonders einfachen und gleichzeitig sicheren Kontaktierung zwischen der auf der Lei­ terplatte 2 untergebrachten Elektronikeinheit einerseits und der Statorwicklung 5.1, insbesondere von deren Motorwick­ lungsenden 5.11, andererseits ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine gegenseitige, insbesondere montagemäßig selbsttätige, axiale Steckkontaktierung zwischen einerseits mit der Elektronikeinheit bzw. der Leiterplatte 2 verbunde­ nen, gehäuseseitig gehaltenen Steckkontaktierungsmitteln 7 und andererseits mit der Statorwicklung 5.1, bzw. deren Sta­ torwicklungsenden 5.11 verbundenen, statorseitig gehaltenen Steckkontakierungsmitteln 8 vorgesehen.

Bei den Ausführungsbeispielen der in Fig. 1,2 bzw. Fig. 4-6 darstellten Steckkontaktierung ist mit der Motowicklung 5.1 bzw. deren Wicklungsenden 5.11 eine Steckerhülse und mit der Leiterplatte ein Steckerstift vorgesehen. Steckerhülse und Steckerstift greifen axial kontaktierend ineinander, wenn die Leiterplatte 2 mit dem Gehäuse 1 am Motor fixiert wird. In vorteilhafter Weise kann - wie im folgenden anhand der Aus­ führungsbeispiele nach Fig. 4-6 näher erläutert - die gehäuse­ seitige Steckkontaktierung gleichzeitig dazu benutzt werden, die Leiterplatte 2 mit dem Gehäuseboden 1.1 des Gehäuses 1 zu verbinden, wobei die Durchführung des gehäuseseitigen Steck­ kontaktierungsmittels 7 durch den Gehäuseboden 1.1 einerseits isolierend zwischen dem aus Kühltechnik- und/oder Festig­ keitsgründen als Metall-Druckgußteil ausgebildeten Gehäuse und gleichzeitig gegen Umwelteinflüsse dichtend ausgeführt wird.

Dazu ist gemäß Fig. 4 das gehäuseseitige Steckkontaktierungs­ mittel 7 gleichzeitig mit einem Schraubteil 7.1 versehen, der mit einem Gegenschraubteil 11 derart verschraubbar ist, daß der Gehäuseboden 1.1 mit der Leiterplatte 2 gegenseitig ver­ spannbar ist. Zur tangentialen randseitigen Isolierung zwi­ schen dem Gehäuseboden 1.1 und den Schraubteil 7.1 des gehäu­ seseitigen Kontaktierungsmittels 7 diente ein entsprechende radiale Luftstrecke, die im Sinne einer Abdichtung von Isola­ tionsteilen 12;13 oberhalb und unterhalb des Gehäusebodens 1.1 übergriffen wird, die gleichzeitig als axiale Isolations­ teile gegenüber dem Schraubteil 11 sowie dem Gehäuseboden 1.1 dienen.

Fig. 5,6 zeigen eine hinsichtlich Montage- und Bauteileaufwand noch vorteilhaftere Durchführung des gehäuseseitigen Steck­ kontaktierungsmittel 7 durch eine Durchführungsöffnung 1.4 im Gehäuseboden 1.1 mit gleichzeitiger gegenseitiger Verspannung zwischen dem Gehäuseboden 1.1 und der Leiterplatte 2 bei ge­ währleisteter Abdichtung und Isolation in einem Vormontagezu­ stand gemäß Fig. 5 und in einem betriebsfertigen Endmontagezu­ stand gemäß Fig. 6.

Dazu ist das gehäusesseitige Steckkontaktierungsmittel 7 von einer elastischen Isolationshülse 6 derart umgeben, daß zum gegenseitigen Verspannen von Gehäuseboden 1.1 einerseits und Leiterplatte 2 andererseits beim Eindrehen des Schraubteils 7.1 in das Gegenschraubteil 10 die elastische Isolationshülse 6 derart gestaucht wird, daß sie einerseits die Durchfüh­ rungsöffnung 1.4 des Gehäusebodens 1.1 durch Andruck abdich­ tet und gleichzeitig durch seitliches Ausweichen bei gleich­ zeitigem axialen Druck den Gehäuseboden 1.1 an die Leiter­ platte 2 bzw. die Leiterplatte 2 an den Gehäuseboden 1.1 andrückt. Zur axialen Isolation zwischen dem Gehäuseboden 1.1 und der Leiterplatte 2 ist wiederum ein Isolationsteil 14 vorgesehen.

Es dürfte ersichtlich sein, daß das mit der Elektronikeinheit bestückte Gehäuse als in sich geschlossene sowie geschützte Baugruppe, z. B. mittels Kontaktgabe zu den aus dem Gehäusebo­ den ragenden Steckkontaktierungsmitteln, vorprüfbar und dann auf einfache und eine sichere elektrische Kontaktierung mit der Motorwicklung gewährleistende Weise endmontierbar ist. Durch die stirnseitige Anbringung als geschlossene und in sich stabile Baugruppe kann das topfförmige Gehäuse vorteil­ haft als tragendes Motorgehäuseteil mitbenutzt werden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Gehäuse gewährleistet gleichzei­ tig eine große Kühlfläche zur Abführung der Verlustleistung der Elektronikeinheit, wobei diese Kühlfläche in vorteilhaf­ ter Weise dadurch vergrößert werden kann, daß neben axial vorstehenden, zwischen die Speichen der Lagerhalterung 5.3 reichenden Innenkühlrippen 1.2 der Gehäusemantel 1.5 des Ge­ häuses 1 über seinen Umfang mit einer Vielzahl von äußeren Kühlrippen 1.51 versehen ist.

Claims (10)

1. Elektromotor, insbesondere Außenläufermotor, mit integrierter, an die Statorwicklung (5.1) angeschlos­ sener Elektronikeinheit, die in einem motorstirnseitig angeordneten nach axial außen durch einen Gehäusedeckel (3) verschließbaren topfförmigen Gehäuse (1), insbeson­ dere Metall-Druckgußgehäuse, angeordnet ist, dessen mo­ torseitiger Gehäuseboden (1.1) mit Durchführungen zur Kontaktgabe zwischen Anschlüssen (7) der Elektronik­ einheit einerseits und Wicklungsenden (5.11) der Statorwicklung (5.1) andererseits versehen ist.

2. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch mit zumindest einer die Elektronikeinheit aufnehmenden Leiterplatte (2), die in dem Gehäuse (1), insbesondere mit Befestigung am Gehäuseboden (1.1), angeordnet ist.

3. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Befestigung des Gehäuses (1) über seinen Ge­ häuseboden (1.1) an einem Statorteil des Elektromotors, insbesondere an einem axial gegenüberliegenden Lagerauf­ nahmeteil (5.2).

4. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Ausbildung des Gehäuses (1), insbesondere des Gehäusebodens (1.1), als Flanschteil zur Halterung des Elektromotors in einer Motoraufnahme.

5. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer, insbesondere montagemäßig selbsttätigen, axialen Steckkontaktierung zwischen einerseits mit der Elektronikeinheit verbundenen, gehäuseseitig gehaltenen Steckkontaktierungsmitteln (7) und andererseits mit der Statorwicklung (5.1) verbundenen, statorseitig gehaltenen Steckkontaktierungsmitteln (8).

6. Elektromotor nach Anspruch 5 mit in der Leiterplatte (2) gehaltenen und durch den Ge­ häuseboden (1.1) hindurchgeführten gehäuseseitig gehal­ tenen Steckkontaktierungsmitteln (7).

7. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch mit einer, insbesondere elektrisch isolierenden sowie mechanisch abdichtenden, Halterung der Leiterplatte an dem Gehäuseboden (1.1) mittels der gehäuseseitigen Steck­ kontaktierungsmittel (7).

8. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch mit einer axialen Verspannung, insbesondere axialen Ver­ schraubung, der Leiterplatte (2) gegenüber dem Gehäusebo­ den (1.1) mittels der gehäuseseitigen Steckkontaktie­ rungsmittel (7) unter Zwischenlage einer Isolierung (12, 13, 14).

9. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch mit einer zumindest ein gehäuseseitiges Steckkontaktie­ rungsmittel (7) umgebenden und durch eine Durchführungs­ öffnung des Gehäusebodens (1.1) führenden elastischen Isolierungshülse (6), die bei der gegenseitigen axialen Verspannung bzw. Verschraubung von Leiterplatte (2) und Gehäuseboden (1.1) durch Stauchformung die Durchführungs­ öffnung (1.4) nach außen abdichtet und/oder das Gehäuse (1) gegen die Leiterplatte (2) andrückt.

10. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit am Außenumfang des Gehäuses (1) angeordneten, insbe­ sondere einstückig angeformten, Kühlrippen (1.51).