DE202010007342U1 - Elektromotor - Google Patents
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Abstract
Elektromotor (1) mit einem elektrisch leitfähigen Motorgehäuse (2), das einen Stator (7) und einen Rotor (3) sowie einen von einem Bürstensystem (9) beschliffenen Kommutator (8) umschließt und einseitig eine Gehäuseöffnung (13) für eine Motorwelle (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstensystem (9) ein die Gehäuseöffnung (13) des Motorgehäuses (2) verschießendes und aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes topfartiges Trägergehäuse (12) mit einer zentralen Wellenöffnung (16) zur Durchführung der Motorwelle (4) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem elektrisch leitfähigen Motorgehäuse, das einen Stator und einen Rotor sowie einen von einem Bürstensystem beschliffenen Kommutator umschließt und einseitig eine Gehäuseöffnung für eine Motorwelle aufweist.
- Insbesondere in Antrieben für Stellelemente eines Kraftfahrzeugs eingesetzte und mit Gleichstrom betriebene Elektromotoren weisen einen mechanischen Kommutator auf, dessen Kommutatorlamellen mit den Ankerwicklungen des Rotors verbunden sind und mit Bürsten eines Bürstensystems einen Schleifkontakt herstellen. Der Kommutator bzw. dessen Lamellen sind mit der Motorwelle drehfest verbunden, so dass infolge einer Rotation der Motorwelle die Ankerwicklungen phasenrichtig über das beschliffene Bürstensystem mit der Spannungsquelle verbunden werden.
- Infolge der elektromechanischen Kommutierung entstehen vom Elektromotor erzeugte und in die Umgebung abgestrahlte elektromagnetische Weilen im hochfrequenten Bereich. Dies führt zu Störungen (Funkstörungen) technischer Geräte in der Umgebung des Elektromotors, was der Forderung nach der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) widerspricht, solche elektromagnetischen Störungen zu unterbinden. Um die EMV eines solchen Elektromotors herzustellen, ist es bekannt, das Bürstensystem mit Entstörelementen, insbesondere mit Entstördrosseln und/oder Entstörkondensatoren, auszurüsten. Diese Maßnahmen sind jedoch häufig nicht ausreichend, um eine ausreichende EMV sicherzustellen.
- Als weitergehende Entstörmaßnahmen ist es aus der
DE 10 2007 058 089 A1 bekannt, die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses mit einer deckelartigen Abschirmung aus einem metallisch leitfähigen Material, beispielsweise einem leitfähigen Kunststoff, zu verschließen. Die deckelartige Abschirmung ist als zusätzliches Bauteil zu dem in das Motorgehäuse eingesetzten Bürstenträger aufwändig in der Herstellung sowie bei der Montage und erfordert die Bereitstellung eines zusätzlichen Bauraums, was der zunehmenden Verkleinerung derartiger Elektromotoren unerwünscht entgegensteht. - Aus der
DE 10 2008 001 047 A1 ist es bekannt, bei einem Elektromotor mit dessen Motorgehäuse ein Trägerelement zu verbinden, dessen Ausnehmungen zur Aufnahme von Entstörelementen im Zuge der Miniaturisierung des Elektromotors nach außerhalb des Motorgehäuses verlagert sind. Die Entstörelemente sind in einen dort vorgesehenen Steckverbinder integriert, während ein Bürstenträger des Trägerelementes lediglich die Bürsten aufnimmt. Das Trägerelement oder Teile desselben weisen ein elektrisch leitfähiges Material auf oder sind ganz oder teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet. Durch die Verlagerung der Entstörelemente nach außerhalb des Motorgehäuses ist das Trägerelement insbesondere im Bereich des Steckverbinders unerwünscht großvolumig. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegen elektromagnetische Störungen zuverlässig geschirmten Elektromotor anzugeben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Hierzu weist das Bürstensystem des Elektromotors ein die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses verschließendes und aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes topfartiges Trägergehäuse mit einer zentralen Wellenöffnung zur Durchführung der Motorwelle auf. Geeigneterweise umfasst das topfartige Trägergehäuse einen mit der zentralen Wellenöffnung versehenen Topfboden und eine an diesen angeformte umfangsseitig zumindest im Wesentlichen geschlossene Topfwandung auf.
- Im Montagezustand liegt die Topfwandung des Trägergehäuses im Bereich der Gehäuseöffnung des Motorgehäuses an der Gehäuseinnenwand an, während der Topfboden die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses praktisch vollständig abdeckt. Hierzu überragt der Topfboden geeigneterweise die Topfwandung unter Bildung eines Stützkragens, mit dem das Trägergehäuse auf dem Öffnungsrand der Gehäuseöffnung aufliegt bzw. am Öffnungsrand des Motorgehäuses anliegt und mit diesem geeigneterweise fluchtet.
- Im Montagezustand ragt somit die Topf- bzw. Gehäusewandung des leitfähigen Trägergehäuses in das Motorgehäuse hinein, während der Trägergehäuseboden bzw. Topfboden die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses unter Bildung lediglich der zentralen Wellenöffnung für die Motorwelle abdeckt. Die zentrale Wellenöffnung ist dabei hinsichtlich deren lichte Weite (Innen- oder Öffnungsdurchmesser) derart bemessen, dass die Motorwelle mit geringstmöglichem Spiel bzw. Ringspalt die Wellenöffnung durchsetzt. Das mit dessen Gehäusewandung im Motorgehäuse einliegende Trägergehäuse weist zweckmäßigerweise eine die Wellenöffnung umschließende Gehäusemanschette auf, die sich vom Gehäuseboden des Trägergehäuses geeigneterweise sowohl in das Motorgehäuse hinein als auch auf der gegenüber liegenden Bodenseite nach außen erstreckt.
- Zwischen dieser Öffnungsmanschette und der am Motorgehäuse geeigneterweise formschlüssig anliegenden Gehäusewandung des Trägergehäuses ist ein zumindest geringfügiger Aufnahmerahm zur Aufnahme von Entstörelementen und Anschlusskontakten gebildet. In diesem Bereich des Trägergehäuses sind eine Anzahl von Gehäusekonturen zur Aufnahme bzw. Halterung der Entstörelemente sowie in die Wellenöffnung mündende Gehäusetaschen für die Bürsten des Bürstensystems eingeformt. Zudem sind in diesen ringförmigen Gehäuseraum des Trägergehäuses Stecksockel zum Einpressen, Eindrücken und/oder Durchstecken von Motor- und/oder Anschlußkontakten zur Kontaktierung der Entstörelemente eingeformt. Weitere Kontaktelemente zur Kontaktierung der Entstörelemente, insbesondere der Entstörkondensatoren, mit dem metallischen Motorgehäuse an dessen Gehäuseinnenwandung sind geeigneterweise auf die Gehäusewandung des Trägergehäuses aufgesteckt, insbesondere aufgeklemmt oder aufgerastet.
- In vorteilhafter Ausgestaltung ist an dem Trägergehäuse ein ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes Steckkontaktgehäuse als Steckverbinder für die Motorkontaktierung sowie eine gegebenenfalls vorhandene Signal- und/oder Steuerelektronik gehalten. Das Steckkontaktgehäuse trägt – gegebenenfalls zusätzlich zu vorhandene Signal- bzw. Steuerkontakten – die Motoranschlusskontakte, die ihrerseits über die innerhalb des Trägergehäuses – und dort im Bereich um die Wellendurchführung für die Motorwelle – angeordneten Entstörelemente mit den Bürsten des Bürstensystems elektrisch leitend verbunden sind. Der dadurch gebildete Steckverbinder ist besonders Raum sparend und liegt hierzu geeigneterweise unmittelbar am Motorgehäuse an, überragt dieses mithin nur entsprechend geringfügig.
- Zur Halterung des Trägergehäuses am Motorgehäuse sind an das Trägergehäuse geeigneterweise an diagonal gegenüberliegenden Gehäuseseiten zwei Rastelemente angeformt. Diese verrasten im Montagezustand mit korrespondierenden Rastkonturen des Motorgehäuses. Zusätzlich zu diesen Rastkonturen sind an das Motorgehäuse geeigneterweise im Bereich dessen Gehäuseöffnung eine Anzahl von Haltelaschen, vorzugsweise zwei wiederum diagonal gegenüberliegende Haltelaschen angeformt. Diese ragen ebenso wie die Rastkonturen zweckmäßigerweise radial über die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses hinaus. Die Haltelaschen dienen zur Befestigung des Motorgehäuses mit einem insbesondere aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuse, beispielsweise eines Schneckengetriebes. Ein in dem Getriebegehäuse gelagertes Schneckenrad kämmt mit einer Schnecke, die am dem Rotor gegenüberliegenden getriebeseitigen Wellenende der Motorwelle getragen ist, die über die Wellenöffnung des Trägergehäuses aus dem Motorgehäuse heraus und in das Getriebegehäuse hinein ragt.
- Als elektrisch leitfähiger Kunststoff ist geeigneterweise sowohl für das Trägergehäuse als auch für das Steckkontaktgehäuse des Steckverbinders ein leitfähiges Polymer vorgesehen. Durch entsprechende Dotierung des Polymers kann die elektrische Leitfähigkeit des verwendeten Kunststoffs eingestellt werden, insbesondere derart, dass das Trägergehäuse bzw. Steckkontaktgehäuse zwar hochohmig, beispielsweise im Bereich von 100 Ohm, jedoch für eine ausreichende Schirmung hochfrequenter Störstrahlung ausreichend leitfähig ist. Das in das metallische Motorgehäuse eingesetzte, zumindest geringfügig elektrisch leitfähige Trägergehäuse ermöglicht eine zuverlässige Schirmung des Elektromotors und somit dessen geforderte elektromagnetische Verträglichkeit in einfacher, zuverlässiger und besonders kompakter Bauweise.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 im Längsschnitt einen EMV-geschirmten Elektromotor mit in dessen Motorgehäuse eingesetztem Trägergehäuse, -
2 den Elektromotor gemäß1 in einer perspektivischen Seitenansicht, -
3 den Elektromotor gemäß1 in einer perspektivischen Stirnansicht auf das Trägergehäuse, -
4 in perspektivischer Darstellung das Trägergehäuse in einer bodenseitigen Draufsicht und -
5 das Trägergehäuse gemäß4 in einer Gehäuseinnenansicht mit eingesetzten Entstörelementen und Anschlusskontakten. - Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen praktisch vollständig geschirmten und somit elektromagnetisch verträglichen Elektromotor1 mit einem beispielsweise im Tiefziehverfahren aus einem Blechmaterial hergestellten metallischen und somit elektrisch leitfähigen Motorgehäuse2 . Innerhalb des Motorgehäuses2 ist eine den Rotor oder Läufer3 tragende Motorwelle4 in einem rotorseitigen Kalottenlager5 und in einem getriebeseitigen Gleit- oder Sinterlager6 rotatorisch gelagert. Im Motorgehäuse2 ortsfest gehaltene Permanentmagnete7 bilden den Stator des Elektromotors1 . Zwischen dem Rotor3 und dem Gleitlager6 ist ein Kommutator8 mit nicht näher dargestellten Kommutatorlamellen auf der Motorwelle4 wellenfest angeordnet. Der Kommutator8 ist mit Kohlebürsten9 eines im Ausführungsbeispiel zwei Bürsten9 umfassenden Bürstensystems beschliffen. Mit den Bürsten9 sind Entstördrosseln10 verbunden, die mit in1 nicht sichtbaren Motorkontakten11 (3 und4 ) kontaktiert sind. - Das Bürstensystem
9 ist in einem aus einem leitfähigen Kunststoff bestehenden, topfartigen Trägergehäuse12 angeordnet, das mit dessen Gehäuse- oder Topfwandung12a über eine Gehäuseöffnung13 des Motorgehäuses2 in dieses formschlüssig eingesetzt ist. Ein Gehäuse- bzw. Topfboden12b des Trägergehäuses12 deckt die Gehäuseöffnung13 des Motorgehäuses2 praktisch vollständig ab. Hierzu überragt der Gehäuseboden12b die Gehäuseöffnung13 des Motorgehäuses2 mit einem Stützkragen12c , mit dem das Trägergehäuse12 auf dem Öffnungsrand14 des Motorgehäuses2 aufsitzt. - Auf der dem Trägergehäuse
12 gegenüberliegenden Gehäuseseite des Elektromotors ist das Motorgehäuse2 unter Bildung eines Lagerschildes15 , in dem das Kalottenlager5 einliegt und gehalten ist, bodenseitig geschlossen. Im Bereich einer im Trägergehäuse12 vorgesehenen zentralen Wellenöffnung16 ist diese von einer über den Gehäuseboden12b hinausragenden Gehäusemanschette12d umschlossen. Die Gehäusemanschette12d ragt auf der Gehäuseinnenseite des Trägergehäuses12 mit einem entsprechenden Manschettenabschnitt12e hinein. - Gehäuseaußenseitig ist in die Gehäusemanschette
12d eine Ring- oder Lagernut17 zur Aufnahme und Halterung des Gleit- bzw. Sinterlagers6 eingebracht. Die über die zentrale Wellenöffnung16 aus dem Trägergehäuse12 bodenseitig herausragende Motorwelle4 verschließt unter Bildung eines möglichst geringen Ringspalts18 das Motorgehäuse2 mit eingesetztem Trägergehäuse12 möglichst vollständig. Somit ist die entsprechend praktisch vollständig geschlossene, strichliniert angedeutete Abschirmung19 zur Vermeidung des Austretens elektromagnetischer Strahlungen aus dem Elektromotor1 und damit eine die EMV gewährleistende Schirmungsfunktion hergestellt. - An das Trägergehäuse
12 ist an gegenüberliegenden Gehäuseseiten jeweils ein Rasthaken20 angeformt, von denen in1 nur ein Rasthaken20 sichtbar ist, der im dargestellten Montagezustand eine entsprechende Rastkonturen21 am Öffnungsrand14 des Motorgehäuses2 für eine zuverlässige Rastverbindung des Trägergehäuses12 mit dem Motorgehäuse2 hintergreifen. - An das Trägergehäuse
12 ist ein Steckkontaktgehäuse22 angesetzt und mit dem Trägergehäuse12 fest verbunden. Das Steckkontaktgehäuse trägt die (in1 nicht sichtbaren) Motorkontakte11 (4 und5 ) sowie weitere Anschlusskontakte23 . Das Steckkontaktgehäuse22 besteht ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff. - Wellenendseitig trägt die Motorwelle
4 eine Schnecke24 , die in nicht näher dargestellter Art und Weise in ein mit dem Motorgehäuse2 verbundenes Getriebegehäuse hineinragt und dort mit einem Schneckenrad eines Schneckengetriebes kämmt. Der Elektromotor1 ist in dieser Ausführungsform für einen Antrieb eines Stellelementes, beispielsweise einen Fensterheber, eine Sitzverstellung, ein Schiebedach oder dergleichen, eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und hierzu besonders geeignet. - Die
2 und3 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten den Elektromotor1 mit mittels des Trägergehäuses12 verschlossenem Motorgehäuse2 . Erkennbar sind am Öffnungsrand14 des Motorgehäuses2 die Rastkonturen21 , mit denen das Trägergehäuse12 vermittels deren Rastelementen20 verrastet. An den Öffnungsrand14 des Motorgehäuses2 sind zudem radial abstehende Haltelaschen25 mit Durchgangsbohrungen26 angeformt, die zur Schraubverbindung mit dem nicht dargestellten Getriebegehäuse bestimmt sind. - Die
4 und5 zeigen das topfartige Trägergehäuse12 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten. In4 erkennbar ist die bodenseitig erhabene Gehäusemanschette12d mit einliegendem Gleit- bzw. Sinterlager6 . Zudem sind die aus dem Steckkontaktgehäuse22 des Steckverbinders11 ,22 ,23 über die Bodenseite des Trägergehäuses12 hinaus geführten Motorkontakte11 erkennbar. Des Weiteren ragen dort die weitere Anschlusskontakte23 aus dem Trägergehäuse12 und über das Steckkontaktgehäuse22 bodenseitig hinaus. Die Motorkontakte11 sowie die Anschlusskontakte23 sind über Leitungen27 untereinander verbunden. Diese Anschlussleitungen27 gehören zu oder führen zu Entstörelementen in Form der Drosselspulen10 sowie eines oder zweier Entstörkondensatoren28 und zu weiteren Kontakten29 . Diese sind an diagonal gegenüberliegenden Gehäuseseiten auf die Topfwandung12a des Trägergehäuses12 aufgesetzt und stellen im Montagezustand eine elektrisch leitende Verbindung zum metallischen Motorgehäuse2 infolge deren kontaktierenden Anlage an der Innenwandung des Motorgehäuses2 her. - Die in
5 gezeigte Gehäuseinnenansicht des Trägergehäuses12 zeigt eine Anzahl von Gehäusekonturen30 in Form von an den Topfboden12b angeformten Haltelaschen zur Halterung der Entstördrosseln10 . Zudem sind in das Trägergehäuse12 gehäuseinnenseitig Gehäusetaschen31 zur Aufnahme des oder jedes Entstörkondensators28 eingeformt. Ebenfalls in das Trägergehäuse12 eingeformte Gehäusetaschen32 dienen zur Aufnahme der Bürsten9 des Bürstensystems. Des Weiteren sind in das Trägergehäuse12 gehäuseinnenseitig Stecksockel33 zur Durchführung der Motorkontakte in das Trägergehäuse12 hinein angeformt. - Die Entstörelemente
10 ,28 sind möglichst Raum sparend und vorzugsweise möglichst symmetrisch zueinander und zur Wellenöffnung16 innerhalb des Trägergehäuses12 angeordnet. Die an den Topfboden12b angeformte und sich axial erstreckende, umfangsseitig geschlossene Topfwandung12a umschließt unter Bildung einen für die Aufnahme der Entstörelemente10 ,28 sowie die Einbringung der Motorkontakte11 ausreichenden, jedoch möglichst gering bemessenen Aufnahmeraum sowie die Wellenöffnung16 mit deren in das Trägergehäuse12 hineinragenden Gehäusemanschette12d . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektromotor
- 2
- Motorgehäuse
- 3
- Rotor
- 4
- Motorwelle
- 5
- Kalottenlager
- 6
- Gleit-/Sinterlager
- 7
- Permanentmagnet/Stator
- 8
- Kommutator
- 9
- Bürste/Bürstensystem
- 10
- Entstördrossel
- 11
- Motorkontakt
- 12
- Trägergehäuse
- 12a
- Gehäuse-/Topfwandung
- 12b
- Gehäuse-/Topfboden
- 12c
- Stützkragen
- 12d
- Gehäusemanschette
- 12e
- Manschettenabschnitt
- 13
- Gehäuseöffnung
- 14
- Öffnungsrand
- 15
- Lagerschild
- 16
- Wellenöffnung
- 17
- Ring-/Lagernut
- 18
- Ringspalt
- 19
- Abschirmung
- 20
- Rasthaken
- 21
- Rastkontur
- 22
- Steckkontaktgehäuse
- 23
- Anschlusskontakt
- 24
- Schnecke
- 25
- Haltelasche
- 26
- Durchgangsbohrung
- 27
- Leitung
- 28
- Entstörkondensator
- 29
- Kontakt
- 30
- Gehäusekontur/Haltelasche
- 31
- Gehäusetasche
- 32
- Gehäusetasche
- 33
- Stecksockel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007058089 A1 [0004]
- DE 102008001047 A1 [0005]
Claims (8)
- Elektromotor (
1 ) mit einem elektrisch leitfähigen Motorgehäuse (2 ), das einen Stator (7 ) und einen Rotor (3 ) sowie einen von einem Bürstensystem (9 ) beschliffenen Kommutator (8 ) umschließt und einseitig eine Gehäuseöffnung (13 ) für eine Motorwelle (4 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstensystem (9 ) ein die Gehäuseöffnung (13 ) des Motorgehäuses (2 ) verschießendes und aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes topfartiges Trägergehäuse (12 ) mit einer zentralen Wellenöffnung (16 ) zur Durchführung der Motorwelle (4 ) aufweist. - Elektromotor (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das topfartige Trägergehäuse (12 ) einen die zentrale Wellenöffnung (4 ) aufweisenden Gehäuseboden (12b ) und eine an diesen angeformte umfangsseitig geschlossene Gehäusewand (12a ) umfasst, wobei die Gehäusewand (12c ) im Bereich der Gehäuseöffnung (13 ) an der Gehäuseinnenwand des Motorgehäuses (2 ) anliegt, und wobei der Gehäuseboden (12b ) die Gehäuseöffnung (13 ) des Motorgehäuses (2 ) abdeckt. - Elektromotor (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, der Gehäuseboden (12b ) die Gehäusewand (12a ) unter Bildung eines Stützkragens (12c ) überragt, mit dem das Trägergehäuse (12 ) am Öffnungsrand (14 ) der Gehäuseöffnung (13 ) des Motorgehäuses (2 ) anliegt. - Elektromotor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an das Trägergehäuse (12 ) mindestens zwei einander gegenüberliegende Rastelemente (20 ) zur Verrastung mit korrespondierenden Rastkonturen (21 ) des Motorgehäuses (2 ) angeformt sind. - Elektromotor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in eine die zentrale Wellenöffnung (16 ) umgebende Gehäuseaufnahme des Trägergehäuses (12 ) eine Anzahl von Gehäusekonturen (30 ) zur Aufnahme und/oder Halterung von Enstörelementen (10 ,28 ), insbesondere Entstördrosseln (10 ) und Entstörkondensatoren (28 ), sowie Gehäusetaschen (31 ,32 ) für die Bürsten (9 ) des Bürstensystems (9 ) und Stecksockel (33 ) für Motorkontakte (11 ) eingeformt sind. - Elektromotor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägergehäuse (12 ) ein aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes Steckkontaktgehäuse (22 ) mit Motor- und/oder Anschlusskontakten (11 ,23 ) gehalten ist. - Elektromotor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an das Trägergehäuse (12 ) eine bodenseitig erhabene und die zentrale Wellenöffnung (16 ) umschließende Gehäusemanschette (12d ) mit einer innenwandseitigen Lagernut (17 ) für ein Wellenlager (6 ), insbesondere ein Gleit- oder Sinterlager, angeformt ist. - Elektromotor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (2 ) an dessen vom Trägergehäuse (12 ) verschlossenen Gehäuseöffnung (13 ) eine Anzahl von Haltelaschen (25 ) zur Befestigung mit einem eine von der Motorwelle (4 ) wellenendseitig getragene Getriebeschnecke (24 ) aufnehmenden Getriebegehäuse aufweist.
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