EP2625772A1 - Gleichstromelektromaschine - Google Patents

Gleichstromelektromaschine

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EP2625772A1
EP2625772A1 EP11741583.6A EP11741583A EP2625772A1 EP 2625772 A1 EP2625772 A1 EP 2625772A1 EP 11741583 A EP11741583 A EP 11741583A EP 2625772 A1 EP2625772 A1 EP 2625772A1
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EP
European Patent Office
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electric machine
circuit board
actuator
housing
machine according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11741583.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Kremer
Friedrich Wendel
Thomas Klotzbuecher
Joerg Mayer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the present invention relates to a DC electric machine according to the
  • DC electric machines include a rotor with coils as electromagnets and a stator
  • the rotor and the stator are arranged within a housing and on the rotor sliding contacts are arranged as a commutator.
  • the commutator serves as a commutator for supplying electric current into the coils of the rotor and thereby be the
  • the high-frequency interference to radio or television sets of the motor vehicle cause functional impairment.
  • the DC electric machines are therefore provided with a suppression device to emanating from the sliding contacts
  • Entstör can within the housing of the
  • DE 10 2006 055 257 A1 shows an actuator for an actuator, in particular for a throttle valve in the intake system
  • Receiving chamber is provided with a chamber opening, and having a fixed in the receiving chamber electric motor, which has a hollow cylindrical motor housing with a cylinder wall and at least one close to the chamber opening near the front end of the motor housing bearing plate, the bearing plate distributed over the circumference
  • DC electric machine comprising a housing, a rotor with coils as electromagnet, a stator with stator magnets, wherein preferably the rotor and the stator are arranged within the housing, preferably sliding contacts for conducting current through the coils of the rotor as a commutator, a suppressor for of the
  • the suppression device is advantageously arranged outside the housing of the DC electric machine, so that thereby the thermal stresses of the suppression device are low. Within the housing of the DC electric machine occur larger temperatures or larger temperature fluctuations, due to the heat of the stator and the rotor, so that a arranged outside the housing of the DC electric machine Entstör adopted is exposed to lower thermal stresses.
  • the suppression device comprises at least one electronic component, in particular at least one capacitor, and preferably lines.
  • the interference suppression device comprises as an electronic component a Wderstand and / or a transistor and / or a diode.
  • the suppression device is attached to or on a printed circuit board.
  • the circuit board is a circuit board with an electrically insulating carrier material made of FR1, FR2, FR3, FR4 or FR5 or a flex circuit board with a film as a carrier material.
  • the circuit board is fixed to the housing or a holding plate of the DC electric machine and is preferably the holding plate part of the housing.
  • the at least one electronic component is designed as an SMD component or as a wired ceramic capacitor.
  • the lines are formed as conductor tracks on the electrically insulating carrier material of the printed circuit board.
  • Anti-interference device comprises at least one electronic component and lines, in particular designed as strip conductors.
  • the anti-interference device is on the printed circuit board arranged and the electronic components as SM D components are also arranged on the circuit board.
  • the interconnects are thereby produced on the circuit board, for example by means of a photochemical process with stamping or wire laying technology.
  • different printed conductors with corresponding electronic components can easily be produced for different embodiments on a printed circuit board.
  • the interference suppression device for example, only by changing the software for producing the strip conductors and by using different or a different number of electronic components another
  • the printed circuit board is mounted on a flat surface of the housing or the retaining plate.
  • the DC electric machine comprises a first electrical contact element, in particular a contact plate or a contact pin, and a second electrical contact element, in particular a contact plate or a contact pin.
  • the circuit board has one or two openings and the first and / or second contact element is arranged in the opening or in the openings.
  • the circuit board can thus be particularly easily attached to a housing or a holding plate of the DC electric machine.
  • the printed circuit board is thereby pushed with the two openings on the two contact elements, so that the two contact elements are arranged within the openings of the circuit board and then it is thus possible in a simple manner, the lines, in particular tracks, the Entstör coupled electrically contact with the two contact elements for example by welding a bendable contact foil to the contact elements, for example by means of ultrasonic welding.
  • the bendable contact foil can also by means of other joining techniques, such as soldering, with the two
  • the lines are electrically conductively connected to the first and second contact elements, in particular by means of a bendable contact foil.
  • the DC electric machine is a
  • Inventive actuator for an actuator comprising a
  • DC electric motor a transmission
  • the actuator preferably a
  • the actuator is a throttle or a roller blind within an intake passage for combustion air for an internal combustion engine.
  • the DC electric machine is a DC generator.
  • first and / or second contact element with a, preferably bendable, contact wire is connected to the line.
  • Fig. 2 is an electrical circuit diagram of a suppression device for
  • FIG. 3 is a perspective view of the electric machine of FIG. 1 with the Entstör coupled of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a perspective view of the Entstör coupled of FIG. 3,
  • Fig. 6 is a greatly simplified cross-section of an actuator with
  • Fig. 7 is a greatly simplified representation of an internal combustion engine with the actuator.
  • the DC electric motor 2 is used in an actuator 40 (FIG. 6) for moving an actuator 41 designed as a throttle flap 42.
  • the actuator 40 has a gear 43 with a first gear 9 on a rotor shaft 8 of the DC electric motor 2 and a second gear 44.
  • the teeth, not shown, of the two gears 9 and 44 mesh with each other, so that by means of a rotational movement of the rotor shaft 8, a throttle shaft 47 can be set in a rotational movement and arranged on the throttle shaft 47 throttle 42 thus also performs a rotational movement.
  • the throttle shaft 47 is supported by means of a throttle shaft bearing 48 to an actuator housing 45.
  • the DC electric machine 1, the transmission 43 and the intake passage 46 with the throttle valve 42 disposed therein are also disposed within the actuator housing 45.
  • the actuator 40 is arranged in the vicinity of the internal combustion engine 49 within an engine compartment of a motor vehicle, not shown, so that thereby the
  • the engine 49 causes mechanical vibrations as vibrations, which also occur thereby on the DC electric machine 1.
  • the internal combustion engine 49 emits heat, which also causes an increase in the temperature and thus increased maximum possible temperatures on the DC electric machine 1.
  • the DC electric motor 2 has a housing 3 (FIG. 1). To the
  • stator magnets 14 are arranged as a stator 13.
  • Statormagnete 14 can either permanent magnets or
  • a rotor 7 with a rotor shaft 8 performs a rotational movement about an axis of rotation, not shown, and the rotor shaft 8 is mounted on the housing 3 by means of a bearing 10.
  • the rotor 7 has coils 1 1 as electromagnets 12.
  • a suppression device 18 is arranged on the support plate 4 as part of the housing 3.
  • a suppression device 18 is arranged on the support plate 4 as part of the housing 3.
  • Gleichstromelektromaschine 1 the Entstör noisy 18 on.
  • the electrical circuit diagram of the suppression device 18 is shown in Fig. 2.
  • DC electric machine 1 as a DC electric motor 2 is connected to a power source, not shown, with a plus and minus pole. In this case, the electric current through lines 24 to the first and second
  • the suppressor 18 with the electrical circuit diagram of FIG. 2 is arranged on a circuit board 25 as a circuit board 26.
  • Board 26 consists of the material FR4 as a carrier material 29, that is made of epoxy resin and glass fiber fabric.
  • the lines 24 are as
  • the interconnects 50 are, for example, produced photochemically and consist of a thin layer of copper.
  • the capacitors 21 as electronic components 19 are SMD
  • Components 20 In addition to the conductor tracks 50 as a line section 38 on the circuit board 25, the circuit board 25 and insulating sections 37 on.
  • Insulating sections 37 are thereby bridged by the capacitors 21 as SMD components 20 (FIGS. 3 and 4), so that the electrical circuit diagram according to FIG. 2 can be represented on the printed circuit board 25.
  • the printed circuit board 25 has a first opening 27 and a second opening 28 (FIG. 3). Through the two openings 27, 28, the two electrical contact elements 32, 33 are guided as contact plates 34 or contact pins 35.
  • a contact foil 36 made of an electrically conductive material are respectively arranged.
  • Circuit board 25 (FIG. 4) can thus be easily applied to the holding plate 4 are and the two contact elements 32, 33 guided through the two openings 27, 28, so that after placing the circuit board 25 on the support plate 4, the two contact elements 32, 33 are disposed within the two openings 27, 28. As a result, part of the contact sheet 36 formed as a flap is also moved upward and lies on the two
  • Line section 38 fixed part of the contact sheet 36 as a flap is then with the two contact elements 32, 33 means
  • the circuit board 25 as a carrier material 29 for the suppression device 18 also has a third opening 39. Through the third opening 39, a bolt 5 is guided on the support plate 4 and by means of a screw 6 so that the circuit board 25 is mechanically fastened to the support plate 4. Furthermore, the bolt 5 made of electrically conductive material, such as metal, as well as the screw
  • a flex circuit board 30 (Fig. 5).
  • the use of the flex circuit board 30 has the advantage that, on the one hand, it has a smaller overall height or thickness than the circuit board 26 and, on the other hand, the film 36 can also be bent. This will be on the DC electric motor 2 for the suppressor 18 requires less space or height than in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4.
  • Printed circuit board 25 arranged as a printed circuit and thus requires little space or height.
  • the arrangement of the suppression device 18 outside the housing 3 requires that the suppression device 18 is exposed to lower thermal stresses. Due to the design of the interference suppression device 18 as a printed circuit with SM D components 20 and interconnects 50 on the circuit board 25, the suppression device 18 can withstand long-term high mechanical loads.
  • Suppression device 18 with the tracks 50 is produced for example by means of photochemical processes, so that only by changing the software in the production of the tracks 50 on the circuit board 25 and the use of other electronic components 19 or other number of electronic components 19 different interference suppression 18 low production costs can be provided. Further, DC electric machines 1 can be both with and without
  • Entstör solved 18 are provided with an otherwise identical DC electric motor 2 or an identical
  • Gleichstromelektromaschine 1 In a DC electric machine 1 without suppressor 18 is no printed circuit board 25 is arranged with the corresponding printed circuit on the holding plate 4 and at a
  • Motor vehicles are manufactured in the production otherwise identical electric machines 1 and these are provided either with or without anti-interference device 18. This allows the manufacturing costs for the
  • Electric machine 1 can be lowered in an advantageous manner.

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Abstract

Gleichstromelektromaschine (1), umfassend ein Gehäuse (3), einen Rotor (7) mit Spulen (11) als Elektromagneten (12), einen Stator (13) mit Statormagneten (14), wobei vorzugsweise der Rotor (7) und der Stator (13) innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet sind, vorzugsweise Schleifkontakte (15) zum Leiten von durch die Spulen (11) des Rotors (7) zu leitenden Strom als Kommutator (16), eine Entstöreinrichtung (18) für von der Gleichstromelektromaschine (1) ausgehende elektrische Störungen, wobei die Entstöreinrichtung (18) außerhalb des Gehäuses (3) positioniert ist.

Description

Beschreibung Titel
Gleichstromelektromaschine Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromelektromaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 , einen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13 sowie einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
Stand der Technik
Gleichstromelektromaschinen werden in verschiedenen technischen
Anwendungen als Gleichstromelektromotoren oder als
Gleichstromelektrogeneratoren eingesetzt. Gleichstromelektromaschinen weisen einen Rotor mit Spulen als Elektromagneten und einen Stator mit
Statormagneten auf. Dabei sind der Rotor und der Stator innerhalb eines Gehäuses angeordnet und an dem Rotor sind Schleifkontakte als Kommutator angeordnet. Der Kommutator dient dabei als Stromwender zur Zuführung von elektrischem Strom in die Spulen des Rotors und dabei werden die
Schleifkontakte auf dem Rotor mittels zweier Schleifkontakte als Kohlebürsten elektrisch kontaktiert. Beim Kontaktabriss der Kohlebürsten auf den
Schleifkontakten des Rotors kommt es zur Erzeugung von, insbesondere hochfrequenten, Störsignalen. Diese hochfrequenten Störsignale beeinträchtigen andere elektrische Anwendungen in der Nähe der Gleichstromelektromaschine. Beispielsweise beim Einsatz der Gleichstromelektromaschine an einem
Stellantrieb in einem Kraftfahrzeug können die hochfrequenten Störungen an Radio- oder Fernsehgeräten des Kraftfahrzeuges Funktionsbeeinträchtigungen verursachen. Die Gleichstromelektromaschinen sind deshalb mit einer Entstöreinrichtung versehen, um die von den Schleifkontakten ausgehenden
Hochfrequenzstörungen abzubauen oder diese vollständig auszuschalten. Dabei treten innerhalb des Gehäuses der Elektromaschine große
Temperaturschwankungen auf und diese liegen im Bereich von ungefähr -40°C bis +160°. Ferner sind derartige Gleichstromelektromaschinen in Kraftfahrzeugen einer hohen mechanischen Beanspruchung durch Vibrationen ausgesetzt.
Aufgrund dieser auftretenden großen thermischen und mechanischen
Belastungen der an der Gleichstromelektromaschine angeordneten
Entstöreinrichtung können innerhalb des Gehäuses der
Gleichstromelektromaschine nur wenige der zur Verfügung stehenden
Entstöreinrichtungen diesen Belastungen auf Dauer standhalten.
Die DE 10 2006 055 257 A1 zeigt einen Stellantrieb für ein Stellorgan, insbesondere für eine Drosselklappe im Ansaugsystem einer
Brennkraftmaschine, mit einem Stellergehäuse, in dem mindestens eine
Aufnahmekammer mit einer Kammeröffnung vorgesehen ist, und mit einem in der Aufnahmekammer festgelegten Elektromotor, der ein hohlzylindrisches Motorgehäuse mit einer Zylinderwand und mindestens einen an dem der Kammeröffnung naheliegenden Stirnende des Motorgehäuses angeordnetes Lagerschild aufweist, wobei der Lagerschild über den Umfang verteilt
angeordnete Schildsegmente aufweist.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Gleichstromelektromaschine umfassend ein Gehäuse, einen Rotor mit Spulen als Elektromagneten, einen Stator mit Statormagneten, wobei vorzugsweise der Rotor und der Stator innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, vorzugsweise Schleifkontakte zum Leiten von durch die Spulen des Rotors zu leitenden Strom als Kommutator, eine Entstöreinrichtung für von der
Gleichstromelektromaschine ausgehende elektrische Störungen, wobei die Entstöreinrichtung außerhalb des Gehäuses positioniert ist. Die Entstöreinrichtung ist in vorteilhafter Weise außerhalb des Gehäuses der Gleichstromelektromaschine angeordnet, sodass dadurch die thermischen Beanspruchungen der Entstöreinrichtung gering sind. Innerhalb des Gehäuses der Gleichstromelektromaschine treten größere Temperaturen bzw. größere Temperaturschwankungen auf, aufgrund der Abwärme des Stators und des Rotors, sodass eine außerhalb des Gehäuses der Gleichstromelektromaschine angeordnete Entstöreinrichtung geringeren thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Entstöreinrichtung wenigstens ein elektronisches Bauteil, insbesondere wenigstens einen Kondensator, und vorzugsweise Leitungen.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Entstöreinrichtung als elektronisches Bauteil einen Wderstand und/oder einen Transistor und/oder eine Diode.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die Entstöreinrichtung an oder auf einer Leiterplatte befestigt.
In einer zusätzlichen Variante ist die Leiterplatte eine Platine mit einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aus FR1 , FR2, FR3, FR4 oder FR5 oder eine Flexleiterplatte mit einer Folie als Trägermaterial.
Zweckmäßig ist die Leiterplatte an dem Gehäuse oder einer Halteplatte der Gleichstromelektromaschine befestigt und ist vorzugsweise die Halteplatte Bestandteil des Gehäuses.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist das wenigstens eine elektronische Bauteil als ein SMD-Bauteil oder als ein bedrahteter Keramikkondensator ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind die Leitungen als Leiterbahnen auf dem elektrisch isolierenden Trägermaterial der Leiterplatte ausgebildet. Die
Entstöreinrichtung umfasst wenigstens ein elektronisches Bauteil und Leitungen, insbesondere als Leiterbahnen ausgebildet. Dabei ist die Entstöreinrichtung auf der Leiterplatte angeordnet und die elektronischen Bauteile als SM D-Bauteile sind ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet. Die Leiterbahnen werden dabei auf der Leiterplatte beispielsweise mittels eines fotochemischen Verfahrens mit Stanztechnik oder Drahtlegetechnik hergestellt. Dadurch können auf einer Leiterplatte unterschiedliche Leiterbahnen mit entsprechenden elektronischen Bauteilen leicht für verschiedene Ausführungsformen hergestellt werden. Bei der Herstellung der Entstöreinrichtung kann beispielsweise nur durch die Änderung der Software zur Herstellung der Leiterbahnen und durch Verwendung anderer oder einer anderen Anzahl an elektronischen Bauteilen eine andere
Entstöreinrichtung mit einem anderen elektrischen bzw. elektronischen
Schaltplan zur Verfügung gestellt werden. Dadurch ist es möglich, auf einfache Weise unterschiedliche Entstöreinrichtungen herzustellen mit geringen
Herstellungskosten. Aufgrund der Anordnung der elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte ist ferner die Entstöreinrichtung, insbesondere für mechanische Beanspruchung, insbesondere Vibrationen, gut widerstandsfähig und kann diesen dauerhaft ausgesetzt werden, ohne dass dadurch Schäden an der Entstöreinrichtung auftreten.
In einer zusätzlichen Variante ist die Leiterplatte auf einer ebenen Fläche des Gehäuses oder der Halteplatte befestigt.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Gleichstromelektromaschine ein erstes elektrisches Kontaktelement, insbesondere eine Kontaktplatte oder ein Kontaktpin, und ein zweites elektrisches Kontaktelement, insbesondere eine Kontaktplatte oder ein Kontaktpin.
Vorzugsweise weist die Leiterplatte eine oder zwei Öffnungen auf und das erste und/oder zweite Kontaktelement ist in der Öffnung oder in den Öffnungen angeordnet. Die Leiterplatte kann damit besonders einfach an einem Gehäuse oder einer Halteplatte der Gleichstromelektromaschine befestigt werden. Die Leiterplatte wird dabei mit den beiden Öffnungen auf die beiden Kontaktelemente aufgeschoben, sodass die beiden Kontaktelemente innerhalb der Öffnungen der Leiterplatte angeordnet sind und anschließend ist es damit in einfacher Weise möglich, die Leitungen, insbesondere Leiterbahnen, der Entstöreinrichtung mit den beiden Kontaktelementen elektrisch zu kontaktieren, beispielsweise indem eine biegbare Kontaktfolie mit den Kontaktelementen verschweißt wird, beispielsweise mittels Ultraschallschweißen. Die biegbare Kontaktfolie kann auch mittels anderer Fügetechniken, beispielsweise Löten, mit den beiden
Kontaktelementen verbunden werden.
In einer ergänzenden Ausführungsform sind die Leitungen mit dem ersten und zweiten Kontaktelement elektrisch leitend verbunden, insbesondere mittels einer biegbaren Kontaktfolie.
In einer ergänzenden Variante ist die Gleichstromelektromaschine ein
Gleichstromelektromotor.
Erfindungsgemäßer Stellantrieb für ein Stellorgan umfassend einen
Gleichstromelektromotor, ein Getriebe, das Stellorgan, vorzugsweise ein
Stellantriebsgehäuse, wobei der Gleichstromelektromotor als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener Gleichstromelektromotor ausgebildet ist.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das Stellorgan eine Drosselklappe oder ein Stellrollo innerhalb eines Ansaugkanals für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor.
Erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit einem Stellantrieb für ein Stellorgan, wobei der Stellantrieb als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener Stellantrieb ausgebildet.
In einer Variante ist die Gleichstromelektromaschine ein Gleichstromgenerator.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste und/oder zweite Kontaktelement mit einem, vorzugsweise biegbaren, Kontaktdraht mit der Leitung verbunden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: einen stark vereinfachten Querschnitt einer Gleichstromelektromaschine,
Fig. 2 eine elektrischer Schaltplan einer Entstöreinrichtung für
die Gleichstromelektromaschine gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Elektromaschine gemäß Fig. 1 mit der Entstöreinrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Entstöreinrichtung gemäß Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt einer Platine und einer Flexleiterplatte,
Fig. 6 einen stark vereinfachten Querschnitt eines Stellantriebes mit
der Gleichstromelektromaschine gemäß Fig. 1 und
Fig. 7 eine stark vereinfachte Darstellung eines Verbrennungsmotors mit dem Stellantrieb.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine in Fig. 1 , 3 und 6 dargestellte Elektromaschine 1 als
Gleichstromelektromotor 2 wird in einem Stellantrieb 40 (Fig. 6) zum Bewegen einer als Drosselklappe 42 ausgebildeten Stellorgans 41 eingesetzt. Der Stellantrieb 40 weist ein Getriebe 43 mit einem ersten Zahnrad 9 an einer Rotorwelle 8 des Gleichstromelektromotors 2 und ein zweites Zahnrad 44 auf. Die nicht dargestellten Zähne der beiden Zahnräder 9 und 44 kämmen miteinander, sodass dadurch mittels einer Rotationsbewegung der Rotorwelle 8 eine Drosselklappenwelle 47 in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann und die an der Drosselklappenwelle 47 angeordnete Drosselklappe 42 damit ebenfalls eine Rotationsbewegung ausführt. Dadurch ist es möglich, einen Ansaugkanal 46 für Verbrennungsluft eines Verbrennungsmotors 49 die Größe der Strömungsquerschnittsfläche zu verändern. Die Drosselklappenwelle 47 ist mittels einer Drosselklappenwellenlagerung 48 an einem Stellantriebsgehäuse 45 gelagert. Die Gleichstromelektromaschine 1 , das Getriebe 43 und der Ansaugkanal 46 mit der darin angeordneten Drosselklappe 42 sind ebenfalls innerhalb des Stellantriebsgehäuses 45 angeordnet. Der Stellantrieb 40 ist dabei in der Nähe des Verbrennungsmotors 49 innerhalb eines Motorraumes eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeordnet, sodass dadurch die
Gleichstromelektromaschine 1 hohen mechanischen und thermischen
Beanspruchungen ausgesetzt ist. Der Verbrennungsmotor 49 verursacht mechanische Schwingungen als Vibrationen, die ebenfalls dadurch an der Gleichstromelektromaschine 1 auftreten. Außerdem gibt der Verbrennungsmotor 49 Wärme ab, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Temperatur und damit erhöhte maximal mögliche Temperaturen an der Gleichstromelektromaschine 1 bedingt.
Der Gleichstromelektromotor 2 weist ein Gehäuse 3 (Fig. 1) auf. An dem
Gehäuse 3 sind Statormagnete 14 als Stator 13 angeordnet. Die
Statormagnete 14 können dabei entweder Permanentmagnete oder
Elektromagnete sein. Ein Rotor 7 mit einer Rotorwelle 8 führt um eine nicht dargestellte Rotationsachse eine Rotationsbewegung aus und die Rotorwelle 8 ist mittels einer Lagerung 10 an dem Gehäuse 3 gelagert. Der Rotor 7 weist Spulen 1 1 als Elektromagnete 12 auf. Zur Bestromung der Spulen 1 1 mit Strom ist der Rotor 7 mit Schleifkontakten 15 als Kommutator 16, das heißt als
Stromwender 16, versehen. Damit werden entsprechend der Drehwinkelposition des Rotors 7 die entsprechenden Spulen 11 bestromt. Dies erfolgt dadurch, dass ein Schleifkontakt 15 als Kohlebürste 17 die Schleifkontakte 15 auf dem Rotor 7 kontaktiert. Die beiden Kohlebürsten 17 sind mit einem ersten Kontaktelement 32 und einem zweiten elektrischen Kontaktelement 33 elektrisch und mechanisch verbunden. Die beiden elektrischen Kontaktelemente 32, 33 sind dabei durch
Öffnungen in dem Gehäuse 3 aus dem Gehäuse 3 nach außerhalb des
Gehäuses geführt (Fig. 3 und 1). Dabei ist der Teil des Gehäuses, durch welches die beiden elektrischen Kontaktelemente 32, 33 geführt sind, als Halteplatte 4 ausgebildet.
Auf der Halteplatte 4 als Teil des Gehäuses 3 ist eine Entstöreinrichtung 18 angeordnet. Bei dem Kontaktieren der unterschiedlichen Schleifkontakte 15 des Kommutators 16 mit den Kohlebürsten 17 kommt es beim Kontaktabriss zu hochfrequenten Störsignalen, die zu Störungen in benachbarten elektrischen Anwendungen zu der Gleichstromelektromaschine 1 führen können. Beim
Einsatz der Gleichstromelektromaschine 1 in dem Stellantrieb 40 eines Kraftfahrzeuges können somit diese hochfrequenten Störungen Radio- oder Fernsehgeräte zu Funktionsbeeinträchtigungen führen. Um diese
hochfrequenten Störungen wenigstens teilweise zu beseitigen, weist die
Gleichstromelektromaschine 1 die Entstöreinrichtung 18 auf. Der elektrische Schaltplan der Entstöreinrichtung 18 ist dabei in Fig. 2 dargestellt. Die
Gleichstromelektromaschine 1 als Gleichstromelektromotor 2 ist mit einer nicht dargestellten Stromquelle mit einen Plus- und Minuspol verbunden. Dabei wird der elektrische Strom durch Leitungen 24 zu dem ersten und zweiten
elektrischen Kontaktelement 32, 33 des Gleichstromelektromotors 2 geleitet. Ein Kondensator 21 als x-Kondensator 22 zwischen den beiden Leitungen 24 zur
Zuführung von elektrischem Strom zu dem Gleichstromelektromotor 2 bewirkt eine Entstörung des Gleichstromelektromotors 2. Ferner sind gemäß dem elektrischen Schaltplan in Fig. 2 zwei zusätzliche y-Kondensatoren 23 mit dem Gehäuse 3 des Gleichstromelektromotors 2 sowie den beiden Leitungen zur Zuführung von Gleichstrom zu dem Gleichstromelektromotor 2 verbunden. Die beiden y-Kondensatoren 23 verursachen eine zusätzliche Entstörung des Gleichstromelektromotors 2.
Die Entstöreinrichtung 18 mit dem elektrischen Schaltplan gemäß Fig. 2 ist dabei auf einer Leiterplatte 25 als Platine 26 angeordnet. Die Leiterplatte 25 bzw.
Platine 26 besteht dabei aus dem Material FR4 als Trägermaterial 29, das heißt aus Epoxidharz und Glasfasergewebe. Die Leitungen 24 sind dabei als
Leiterbahnen 50 auf der Platine 26 ausgebildet. Die Leiterbahnen 50 werden beispielsweise fotochemisch hergestellt und bestehen aus einer dünnen Schicht aus Kupfer. Die Kondensatoren 21 als elektronische Bauteile 19 sind dabei SMD-
Bauteile 20. Neben den Leiterbahnen 50 als Leitungsabschnitt 38 auf der Leiterplatte 25 weist die Leiterplatte 25 auch Isolierabschnitte 37 auf. Die
Isolierabschnitte 37 werden dabei von den Kondensatoren 21 als SMD-Bauteile 20 überbrückt (Fig. 3 und 4), sodass sich dadurch der elektrische Schaltplan gemäß Fig. 2 auf der Leiterplatte 25 darstellen lässt. Die Leiterplatte 25 weist dabei eine erste Öffnung 27 und eine zweite Öffnung 28 (Fig. 3) auf. Durch die beiden Öffnungen 27, 28 sind die beiden elektrischen Kontaktelemente 32, 33 als Kontaktplatten 34 oder Kontaktpins 35 geführt. Auf dem Leitungsabschnitt 38 der Entstöreinrichtung 18 im Bereich der beiden Öffnungen 27, 28 sind jeweils eine Kontaktfolie 36 aus einem elektrisch leitfähigen Material angeordnet. Die
Leiterplatte 25 (Fig. 4) kann somit einfach auf die Halteplatte 4 aufgebracht werden und dabei werden die beiden Kontaktelemente 32, 33 durch die beiden Öffnungen 27, 28 geführt, sodass nach dem Auflegen der Leiterplatte 25 auf die Halteplatte 4 die beiden Kontaktelemente 32, 33 innerhalb der beiden Öffnungen 27, 28 angeordnet sind. Dadurch wird ein Teil der als Lappen ausgebildeten Kontaktfolie 36 ebenfalls mit nach oben bewegt und liegt auf den beiden
Kontaktelementen 32, 33 auf. Dieser bewegbare und nicht an dem
Leitungsabschnitt 38 befestigte Teil der Kontaktfolie 36 als Lappen wird anschließend mit den beiden Kontaktelementen 32, 33 mittels
Ultraschallschweißen verbunden. Aufgrund des mechanischen und elektrischen Kontaktes der Kontaktfolie 36 mit dem entsprechenden Leitungsabschnitt 38 besteht damit eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen
Kontaktelementen 32, 33 und dem entsprechenden Leitungsabschnitt 38. Diese beiden Leitungsabschnitte 38 an den beiden Kontaktelementen 32, 33 werden nur durch den x-Kondensator 22 überbrückt.
Die Leiterplatte 25 als Trägermaterial 29 für die Entstöreinrichtung 18 weist ferner eine dritte Öffnung 39 auf. Durch die dritte Öffnung 39 ist ein Bolzen 5 an der Halteplatte 4 geführt und mittels einer Schraube 6 ist damit die Leiterplatte 25 mechanisch an der Halteplatte 4 befestigt. Ferner ist der Bolzen 5 aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Metall, hergestellt sowie auch die Schraube
6 sowie die Halteplatte 4. Damit besteht neben dem mechanischen Kontakt zwischen der Leiterplatte 25 und der Halteplatte 4 mittels der Schraube 6 und dem Bolzen 5 auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 38 an der dritten Öffnung 39 und der Halteplatte 4. Die Halteplatte 4 sowie das gesamte Gehäuse 3 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, sodass dadurch eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und den beiden y-Kondensatoren 23 besteht, aufgrund der elektrischen Verbindung der beiden y- Kondensatoren 23 mit dem Leitungsabschnitt 38 an der dritten Öffnung 39. Die Leitungsabschnitte 38 sind dabei in Fig. 3 und 4 punktiert dargestellt.
Anstelle der Platine 26 aus FR4 kann als Trägermaterial 29 für die
Entstöreinrichtung 18, das heißt den elektronischen Bauteilen 19 und den Leiterbahnen 50, auch eine Folie 31 als Flexleiterplatte 30 eingesetzt werden (Fig. 5). Die Verwendung der Flexleiterplatte 30 hat den Vorteil, dass diese einerseits eine geringere Bauhöhe oder Dicke als die Platine 26 aufweist und andererseits auch die Folie 36 biegbar ist. Dadurch wird an dem Gleichstromelektromotor 2 für die Entstöreinrichtung 18 weniger Bauraum bzw. Bauhöhe benötigt als in dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen
Gleichstromelektromaschine 1 und dem erfindungsgemäßen Stellantrieb 40 wesentliche Vorteile verbunden. Die Entstöreinrichtung 18 ist auf einer
Leiterplatte 25 angeordnet als eine gedruckte Schaltung und benötigt damit wenig Bauraum bzw. Bauhöhe. Die Anordnung der Entstöreinrichtung 18 außerhalb des Gehäuses 3 bedingt, dass die Entstöreinrichtung 18 geringeren thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Aufgrund der Ausbildung der Entstöreinrichtung 18 als gedruckte Schaltung mit SM D-Bauteilen 20 und Leiterbahnen 50 auf der Leiterplatte 25 kann die Entstöreinrichtung 18 auch dauerhaft großen mechanischen Belastungen standhalten. Die
Entstöreinrichtung 18 mit den Leiterbahnen 50 wird dabei beispielsweise mittels fotochemischen Verfahren hergestellt, sodass lediglich durch die Änderung der Software bei der Herstellung der Leiterbahnen 50 auf der Leiterplatte 25 und der Verwendung anderer elektronischer Bauteile 19 oder einer anderen Anzahl von elektronischen Bauteilen 19 unterschiedliche Entstöreinrichtungen 18 mit geringen Herstellungskosten zur Verfügung gestellt werden können. Ferner können Gleichstromelektromaschinen 1 sowohl mit als auch ohne
Entstöreinrichtung 18 zur Verfügung gestellt werden, bei einem ansonsten identischen Gleichstromelektromotor 2 bzw. einer identischen
Gleichstromelektromaschine 1. Bei einer Gleichstromelektromaschine 1 ohne Entstöreinrichtung 18 ist keine Leiterplatte 25 mit der entsprechenden gedruckten Schaltung auf der Halteplatte 4 angeordnet und bei einer
Gleichstromelektromaschine 1 mit Entstöreinrichtung 18 wird lediglich die Leiterplatte 25 mit der Schraube 6 auf der Halteplatte 4 befestigt. Dadurch können bei der Herstellung von Elektromaschinen 1 für unterschiedliche
Kraftfahrzeuge in der Herstellung ansonsten identische Elektromaschinen 1 hergestellt werden und diese entweder mit oder ohne Entstöreinrichtung 18 versehen werden. Dadurch können die Herstellungskosten für die
Elektromaschine 1 in vorteilhafter Weise gesenkt werden.

Claims

Ansprüche
Gleichstromelektromaschine (1), umfassend
- ein Gehäuse (3),
- einen Rotor (7) mit Spulen (11) als Elektromagneten (12),
- einen Stator (13) mit Statormagneten (14),
- wobei vorzugsweise der Rotor (7) und der Stator (13) innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet sind,
- vorzugsweise Schleifkontakte (15) zum Leiten von durch die Spulen (1 1) des Rotors (7) zu leitenden Strom als Kommutator (16),
- eine Entstöreinrichtung (18) für von der Gleichstromelektromaschine (1) ausgehende elektrische Störungen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entstöreinrichtung (18) außerhalb des Gehäuses (3) positioniert ist.
Gleichstromelektromaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entstöreinrichtung (18) wenigstens ein elektronisches Bauteil (19), insbesondere wenigstens einen Kondensator (21), und vorzugsweise Leitungen (24) umfasst.
Gleichstromelektromaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entstöreinrichtung (18) an oder auf einer Leiterplatte (25) befestigt ist.
Gleichstromelektromaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiterplatte (25) eine Platine (26) mit einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aus FR1 , FR2, FR3, FR4 oder FR5 ist oder eine
Flexleiterplatte (30) mit einer Folie (31) als Trägermaterial.
5. Gleichstromelektromaschine nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (25) an dem Gehäuse (3) oder einer Halteplatte (4) der Gleichstromelektromaschine (1) befestigt ist und vorzugsweise die Halteplatte (4) Bestandteil des Gehäuses (3) ist.
6. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine elektronische Bauteil (19) als ein SMD-Bauteil (20) ausgebildet ist.
7. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungen (24) als Leiterbahnen (50) auf dem elektrisch isolierenden Trägermaterial der Leiterplatte (25) ausgebildet sind.
8. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiterplatte (25) auf einer ebenen Fläche des Gehäuses (3) oder der Halteplatte (4) befestigt ist.
9. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gleichstromelektromaschine (1) ein erstes elektrisches
Kontaktelement (32), insbesondere eine Kontaktplatte (34) oder ein Kontaktpin (35), und ein zweites elektrisches Kontaktelement (33), insbesondere eine Kontaktplatte (34) oder ein Kontaktpin (35), umfasst.
10. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiterplatte (25) eine oder zwei Öffnungen (27, 28) aufweist und das erste und/oder zweite Kontaktelement (32, 33) in der Öffnung (27, 28) oder in den Öffnungen (27, 28) angeordnet ist.
1 1. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitungen (24) mit dem ersten und zweiten Kontaktelement (32, 33) elektrisch leitend verbunden sind, insbesondere mittels einer biegbaren Kontaktfolie (36).
12. Gleichstromelektromaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gleichstromelektromaschine (1) ein Gleichstromelektromotor (2) ist.
13. Stellantrieb (40) für ein Stellorgan (41), umfassend
- einen Gleichstromelektromotor (2),
- ein Getriebe (43),
- das Stellorgan (41),
- vorzugsweise ein Stellantriebsgehäuse (45),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gleichstromelektromotor (2) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Stellantrieb nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellorgan (41) eine Drosselklappe (42) innerhalb eines
Ansaugkanales (46) für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor (49) ist.
15. Verbrennungsmotor (49) mit einem Stellantrieb (40) für ein
Stellorgan (41),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stellantrieb (40) gemäß Anspruch 13 oder 14 ausgebildet ist.
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