WO2015189373A2 - Elektromotor mit thermosicherung - Google Patents

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WO2015189373A2
WO2015189373A2 PCT/EP2015/063136 EP2015063136W WO2015189373A2 WO 2015189373 A2 WO2015189373 A2 WO 2015189373A2 EP 2015063136 W EP2015063136 W EP 2015063136W WO 2015189373 A2 WO2015189373 A2 WO 2015189373A2
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Janik SCHULZ
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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the invention relates to a, in particular brushless, electric motor for driving a motor vehicle component, comprising electronics having a stamped with a plastic extrusion punched grid with a motor current leading current path with two spaced current path ends, the one by means of a thermal fuse in the form of a spring-loaded contact bridge form a bridged point of interruption.
  • Under motor vehicle component is understood in particular a fan for cooling water cooling.
  • DE 20 2010 002 664 U1 discloses a DC motor for driving a motor vehicle component, in particular a fan motor for cooling water cooling, with a rotor and with a commutator, in contact with the carbon brushes.
  • a plastic-coated stamped grid forms an impressed in an electrical insulation current path, which is electrically connected to one of the carbon brushes.
  • the current path, which carries the motor current is interrupted to form two spaced-apart current-carrying ends and the point of interruption is bridged with a contact spring as a thermal fuse.
  • DE 10 2009 036 578 B3 relates to a thermal fuse, in particular for a power module of a motor vehicle, having a conductor track, which is arranged on a circuit board and interrupted by an interruption point, and each adjacent to the interruption point has a first conductor track portion and a second track portion.
  • a contact bridge which is arranged in the region of the point of interruption, has, opposite one another, a first contact section and a second contact section.
  • the contact portions are secured in a first position to the conductor track sections by means of solder at solder joints.
  • the contact bridge is acted upon in the first contact position by means of spring force, such that upon reaching the melting point of the solder, the contact portions are separated from the corresponding conductor track sections.
  • the thermal fuse on a spring element which at Reaching the melting point of the solder causes a movement of the contact bridge, which runs parallel to the board. In the second or trip position, the contact bridge is held in a cage without contacting the first track section.
  • the invention has for its object to provide a, in particular brushless electric motor for driving a motor vehicle component, in particular a fan for cooling water cooling, with a space-saving and reliably triggering thermal fuse.
  • the electric motor in addition to a rotor rotatably mounted relative to a stator, an electronics with a plastic extrusion stamped grid with a current leading to the motor current current path with two spaced and forming an interruption point ends and a thermal fuse with a spring-loaded contact bridge for the point of interruption ,
  • the contact bridge which has contact surfaces corresponding to the current path ends, is pivotally supported about an axis which is perpendicular to the plane in which the point of interruption lies.
  • a contract contour limiting the swivel range of the contract fractions serves as a stop for the contact bridge in the event of triggering the thermal fuse. When triggered, the contact bridge pivots in the plane of the point of interruption. This allows a space-saving arrangement possibility of thermal fuse including the contact bridge and the spring element allows.
  • the serving in the case of triggering the thermal fuse as an end stop for the contact bridge contact contour is suitably formed from the plastic extrusion.
  • the contact bridge is also arranged in total in a molded from plastic extrusion circular segment-like guide slot. The point of interruption is arranged along one of the circle radii and the contact contour in the region of the other circle radius of the circular segment-like guide slot.
  • the circular segment shape of the guide slot makes it possible, in a simple and reliable manner, to limit the pivoting range of the contact bridge to at least one of the circular radii and to expediently also guide the contact bridge along an arcuate web contour of the guide slot.
  • the contact bridge which is suitably designed as or in the manner of a stamped and bent part, has a number of offsets which form a raised bridge section between the contact surfaces.
  • the desired mechanical and / or electrical properties of the contact bridge can be adjusted in a simple manner.
  • the contact bridge can be adapted to different current strengths.
  • the contact bridge has a bridge free end and a holding end opposite thereto. With this, the contact bridge sits on a suitably formed from the plastic extrusion and forming the axis of rotation pivot, which passes through a corresponding opening in the holding end of the contact bridge.
  • a first contact surface which is soldered in the normal state with a non-triggering thermal fuse with one of the current path ends.
  • the spring element is particularly preferably designed as a leg spring with a spring eye and two spring legs.
  • the spring eye in the assembled state surrounds the axis of rotation, in particular the pivot pin, coaxially. This is given in a simple and reliable manner, a common pivoting of the spring element or its cooperating with the contact bridge spring leg and the contact bridge to the same rotational or pivot axis.
  • One of the spring legs of the leg spring is held on a stop-side arm and there suitably on an undercut contour, while the other spring leg is spring-biased against the contact bridge on the abutment contour facing away from the bridge longitudinal side.
  • the contact bridge on includes the contact bridge on the pivot direction extending projections, which over-bridge of the bridge-side spring leg and / or underlaps.
  • the spring element continues to exert a spring force on the contact bridge in the direction of the contact contour.
  • the spring legs of the spring element extend to each other in the initial state at a suitable angle to each other so that both in the bridged state and in the tripped condition of the contact bridge, the spring legs preferably at an acute angle to each other and thus always a sufficient spring force acts on the contact bridge.
  • the spring element is made of round wire. This is a cost-effective way to produce the spring element is given.
  • the contact bridge which is suitably designed as or in the manner of a stamped and bent part with a number of offsets, forms a raised bridge section in the region of the axis of rotation and between the contact surfaces.
  • the contact bridge preferably has a bending sink which is directed towards the contact surface facing the axis of rotation. Since this contact surface of the rotary Axis is radially upstream in the direction of the interruption point, only a correspondingly shortened radial bridge portion of the contact bridge is current-carrying.
  • the advantages associated with the invention are in particular that a simple, cheap and space-saving way to integrate the thermal fuse is created in a desirably space-saving designed electric motor by triggering the thermal fuse in the plane of the point of interruption.
  • FIG. 1 is an exploded view of a radiator fan for a motor vehicle with a brushless inner rotor motor with integrated converter electronics
  • FIG. 2 shows an electronics compartment with electronics of the electric motor, with a printed circuit board equipped with electrical or electronic components and with a stamped grid provided with a plastic encapsulation and with a thermal fuse,
  • the stamped grid with plastic extrusion including one with the
  • FIG. 4 shows a detail of a perspective view of the thermal fuse with a spring-loaded contact bridge in the contact position within a guide slot with a contact contour as End stop for the contact bridge in the event of triggering the thermal fuse.
  • Fig. 1 shows an exploded view of a fan 1 for the radiator of a motor vehicle.
  • the fan 1 comprises a fan wheel 2 with a central cap 3, about whose outer periphery (only slightly shown) air guide vanes 4 are arranged uniformly distributed.
  • the fan 1 further comprises an electric motor 5, also referred to as a fan motor, by means of which the fan wheel 2 is rotationally driven.
  • the electric motor 5 is essentially formed by a stator 6, which is wound with a three-phase rotary field winding 7 in the form of coils.
  • the motor 5 further comprises a permanently excited rotor 8, which is rotatably mounted in the interior of the stator 6 about a motor axis 9.
  • the motor 5 comprises two roller bearings 10 and 11, which act on the rotor 8 from axially opposite sides.
  • the axial clearance of the rotor 8 between the two rolling bearings 10 and 1 1 is spring-loaded by a spring ring 12.
  • the motor 5 further comprises an approximately disc-shaped or half-shell-shaped motor mount 13. On an end face remote from the fan wheel 2, an electronics compartment 14 is inserted into the motor mount 13 into which a converter electronics 15 is inserted.
  • the motor 5 comprises an electronic compartment cover 16, also referred to below as a housing cover.
  • the rotor 8 is formed (in a manner not shown) by a laminated core, are used in the permanent magnet for generating a field exciter, wherein the laminated core is encapsulated together with the permanent magnet used with a plastic sheath.
  • the stator 6 consists of a laminated core, which is encapsulated with a plastic sheath.
  • the motor mount 13 is formed in particular by a one-piece die-cast aluminum component.
  • the electronics compartment lid 16 is preferably an injection-molded part made of plastic.
  • the rotor 8 At its front side, the rotor 8 is provided with four screw domes 18, by means of which the rotor 8 is screwed to the fan wheel 2 in the assembled state.
  • the motor 5 is a brushless, internally cooled internal rotor or internal rotor motor.
  • Fig. 2 shows a perspective view of a slightly modified motor carrier 13 with inserted into the corresponding electronics compartment 14 electronics 15, which in contrast to the embodiment of FIG. 1, for example, only three capacitors are assigned.
  • the electronics 15 comprise a stamped grid 20 encased in plastic and a printed circuit board or printed circuit board 21 equipped with electrical components.
  • the electric motor 5 is operated by a bridge circuit (B6 circuit) which is implemented in the overmolded lead frame 20.
  • the overmolded stamped grid 20 has a number of switchable semiconductor components 22, by means of which three phase windings of the field winding 7 of the electric motor 5 are alternately energized.
  • the electric current used for this purpose is provided in a manner not shown by a DC power source.
  • the three phase windings of the field winding 7 of the electric motor 5 are connected in, for example, a triangle connection via the capacitors 23.
  • two electrically adjacent phase windings are electrically connected to one another at a motor-side contact point, which are in turn electrically contacted via a bridge-side contact point, each with a bridge branch of the bridge circuit.
  • the windings are made of a painted copper wire and rolled up in the middle of a coil.
  • a thermal fuse 24 can be seen in addition to the overmolded lead frame 20 and the semiconductor devices 22 and the capacitors 23, a thermal fuse 24 can be seen.
  • the thermal fuse 24 protects the electric motor 5 from overheating and fire hazard. If the motor 5 overheats, the thermal fuse 24 trips and no current can flow to or from the motor 5.
  • Terminals 25, 26, and 27 form an input terminal and an output terminal for the motor current or two sensor signal outputs, eg for the measurements of the rotational speed (rotational speed), the direction of rotation and / or the position of
  • the printed circuit board realizing punched grid 28, which or its strip conductors carry the motor current, is provided with a plastic coating 29 and electrically insulated. Visible in the region of the thermal fuse taken here are the current-carrying current-carrying ends 30, 31, between which an interruption point 32 is formed in the stamped grid 28.
  • the current-carrying ends 30, 31 and the interruption point 32 are located in a guide slot 33, which is formed from the plastic extrusion 29 and which is configured in the shape of a circle segment at least on the inside.
  • the thermal fuse 24 is formed from a contact bridge 34, which in the bridged state connects the current-carrying ends 30 and 31 of the stamped grid 28 to one another.
  • Contact bridge 34 has contact surfaces 35 and 36, of which at least the contact surface 36 associated with a bridge-free end 37 of contact bridge 34 is connected by means of a solder connection to the corresponding (corresponding) current-carrying end 31 of stamped grid 28.
  • the or each solder contact electrically contacts the current path ends 30 and 31 via the contact bridge 34 and mechanically connects the contact bridge 34 to the respective current path end 30, 31 of the stamped grid 28 to form a mechanically fixed connection.
  • a separate spring element 38 is provided in the form of a leg spring, which with a first spring leg 39 on a formed from the plastic extrusion 29 Ausle- ger 40 and there in a pivoting direction 41 of the contact bridge 34 rear undercut contour 42 is held.
  • the second spring leg 43 is located on the front in the pivoting direction 41 side of the contact bridge 34 under spring bias on this.
  • the spring legs 42, 43 of the spring element 38 are at an acute angle to each other and are connected to one another via a spring eye 44 forming and a plurality of spring coils having spring or leg eyelet 45. With this spring eye 44, the spring element 38 sits on a pivot pin 46, which is advantageously likewise formed from the plastic extrusion 29 and forms the axis of rotation 47 for the contact bridge 34.
  • the contact bridge 33 is with its the bridge free end 37 remote from the holding end 48, in which an unrecognizable bore for receiving the pivot 46 is introduced, rotatably mounted about the axis of rotation 47, which is perpendicular to the plane in which the interruption point 32 is located.
  • the spring eye 45 of the spring element 38 and thus the spring eye 44 is coaxial with respect to the pin 46 and thus arranged with respect to the axis of rotation 47.
  • the contact bridge 34 is designed in the manner of a stamped and bent part with a number of offsets, which form a central, raised bridge section 34a.
  • the provided between the axis of rotation 47 at the holding end 48 and the interruption point 32 second contact surface 35 of the contract fractures 34 is located on the lead frame 28 and the Kunststoffumsp tion 29 facing bottom of a bending sink 34b, opposite which both the middle bridge portion 34a and the holding end 48 of Contact bridge 34 are raised.
  • both contact surfaces 35 and 36 of the contact bridge 34 with respect to the plane of the interruption point 32 at the same height level.
  • the bridge free end 37 associated contact surface 36 is below a corresponding to the raised bridge portion 34 a lowered bridge portion 34 c
  • the contact-bridge-side spring leg 43 of the spring element 38 which is suitably made of round wire, is held by means of two projections 49, 50, which are formed on the contact bridge 34 and project in the opposite direction to the inserted one. recorded pivot direction 41 extend. In the process, this spring limb 43 engages under the protrusions 49 provided on the middle, raised bridge section 34a and overlaps the protrusion 50 provided on the bridge-free end 37.
  • the circular segment-like guide slot 33 forms an abutment contour 51 in the region of the circle of circumference facing away from the point of interruption 32 in the pivoting direction 41.
  • This contact or abutment contour 51 serves as a stop for the contact bridge 34 in the event of triggering the thermal fuse 24 and thus as an end stop for the pivoting movement of the contact bridge 34 about the axis of rotation 47.
  • the point of interruption 32 is therefore in the region of the opposite or other circle radius or at least adjacent this one.
  • a the circular arc of the circular segment-like guide slot 33 following Kulissenwandung 52 is also formed from the Kunststoffumsp tion 29 and limited there formed by the guide slot 33 partial surface of a circular area in the center of the axis of rotation 47 is.
  • the contact bridge 34 and the bridge-side spring leg 43 of the spring element 38 When triggered after melting the solder solder joints, the contact bridge 34 and the bridge-side spring leg 43 of the spring element 38 to pivot about the pin 46 and thus about the axis 47.
  • the contact surface 35 of the contract fractures 34 is located in the vicinity of the axis of rotation 47, it is deliberately arranged at a distance therefrom.
  • the thermal fuse 24 triggers in particular at an excess temperature by the solder melts and the contact bridge
  • the contact bridge 34 pivoted in a sequence of the spring force of the spring elements 38 by a combined rotational and shear movement, so that the biased by the Kon- clock bridge 34 bridged break point 32 is interrupted.
  • the contact bridge 34 pivots in the case of release from a first position (contact position) to a second position (release position), wherein the pivoting movement takes place about the axis of rotation 47 and in the plane of the point of interruption 32.
  • the pivoting movement of the contract fractures 34 in the pivoting direction 41 is limited by the abutment contour 51, in which the contract fractures 34 strike there and advantageously continue to be spring-biased by means of the spring element 38.
  • the contact bridge 34 and in particular the spring element 38 are held captive in both positions (contact and release position).
  • the contact spring 34 is guided safely within the guide slot 33 without a guide contour 55, since the contact spring 34 with the contact surfaces 35, 36 along the corresponding circular segment-like surface portion (surface area) of the plastic extrusion 29 can slide.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (5) zum Antrieb einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere eines Lüfterrads (2) zur Kühlwasserkühlung, mit einer Elektronik (15), die ein mit einer Kunststoffumspritzung (29) versehenes Stanzgitter (28) mit einer den Motorstrom führenden Strombahn mit zwei zueinander beabstandeten Strombahnenden (30, 31) aufweist, die eine mittels einer Thermosicherung (24) in Form einer federbelastete Kontaktbrücke (34) gebrückte Unterbrechungsstelle (32) bilden, wobei die Kontaktbrücke (34) um eine senkrecht zur Ebene der Unterbrechungsstelle (32) verlaufende Drehachse (47) schwenkbar gehalten ist, und wobei eine den Schwenkbereich der Kontraktbrüche (34) begrenzende Anlagekontur (51 ) vorgesehen ist, gegen welche die Kontaktbrücke (34) im Auslösefall der Thermosicherung (24) in Folge der Federrückstellkraft eines Federelementes (38) rotatorisch verschwenkt.

Description

Beschreibung
Elektromotor mit Thermosicherung
Die Erfindung betrifft einen, insbesondere bürstenlosen, Elektromotor zum Antrieb einer Kraftfahrzeugkomponente, mit einer Elektronik, die ein mit einer Kunststoff- umspritzung versehenes Stanzgitter mit einer den Motorstrom führenden Strombahn mit zwei zueinander beabstandeten Strombahnenden aufweist, die eine mittels einer Thermosicherung in Form einer federbelasteten Kontaktbrücke gebrückte Unterbrechungsstelle bilden. Unter Kraftfahrzeugkomponente wird insbesondere ein Lüfterrad zur Kühlwasserkühlung verstanden.
Die DE 20 2010 002 664 U1 offenbart einen Gleichstrommotor zum Antrieb einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere einen Lüftermotor zur Kühlwasserkühlung, mit einem Rotor und mit einem Kommutator, an dem Kohlebürsten kontaktierend anliegen. Ein kunststoffumspritztes Stanzgitter bildet eine in eine elektrische Isolierung eingeprägte Strombahn, die mit einer der Kohlebürsten elektrisch leitend verbunden ist. Die Strombahn, welche den Motorstrom führt, ist unter Bildung von zwei zueinander beabstandeten Strombahnenden unterbrochen und die Unterbrechungsstelle ist mit einer Kontaktfeder als Thermosicherung gebrückt.
Die DE 10 2009 036 578 B3 betrifft eine Thermosicherung, insbesondere für ein Leistungsmodul eines Kraftfahrzeugs, mit einer Leiterbahn, die auf einer Platine angeordnet und durch eine Unterbrechungsstelle unterbrochen ist, und die jeweils benachbart zu der Unterbrechungsstelle einen ersten Leiterbahnabschnitt und einen zweiten Leiterbahnabschnitt aufweist. Eine Kontaktbrücke, die im Bereich der Unterbrechungsstelle angeordnet ist, weist einander gegenüberliegend einen ersten Kontaktabschnitt und einen zweiten Kontaktabschnitt auf. Die Kontaktabschnitte sind in einer ersten Position an den Leiterbahnabschnitten mittels Lot an Lötstellen befestigt. Die Kontaktbrücke ist in der ersten Kontaktposition mittels Federkraft beaufschlagt, derart, dass bei Erreichen des Schmelzpunktes des Lots die Kontaktabschnitte von den korrespondierenden Leiterbahnabschnitten getrennt werden. Ferner weist die Thermosicherung ein Federelement auf, das bei Erreichen des Schmelzpunktes des Lots eine Bewegung der Kontaktbrücke bewirkt, welche parallel zur Platine verläuft. In der zweiten oder Auslöseposition ist die Kontaktbrücke in einem Käfig gehalten, ohne den ersten Leiterbahnabschnitt zu kontaktiert.
Aus der DE 10 2009 036 578 B3 ist eine Thermosicherung mit einer federbelasteten Kontaktbrücke bekannt, deren Auslösebewegung im Auslösefall parallel zu einer Platine orientiert, auf welcher die zu einer Trennstelle benachbarten Leiterbahnabschnitt verlaufen, mit denen die Kontaktbrücke mittels im Auslösefall schmelzendem Lot kontaktiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen, insbesondere bürstenlosen Elektromotor, zum Antrieb einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere eines Lüfterrads zur Kühlwasserkühlung, mit einer raumsparenden und zuverlässig auslösenden Thermosicherung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dazu weist der Elektromotor, zusätzlich zu einem gegenüber einem Stator drehbar gelagerten Rotor, eine Elektronik mit einem mit einer Kunststoffumspritzung versehenen Stanzgitter mit einer den Motorstrom führenden Strombahn mit zwei zueinander beabstandeten und eine Unterbrechungsstelle bildenden Strombahnenden sowie eine Thermosicherung mit einer federbelasteten Kontaktbrücke für die Unterbrechungsstelle auf. Die Kontaktbrücke, die mit den Strombahnenden korrespondierende Kontaktflächen aufweist, ist um eine Achse schwenkbar gehalten, welche senkrecht zu derjenigen Ebene verläuft, in der die Unterbrechungsstelle liegt. Eine den Schwenkbereich der Kontraktbrüche begrenzende Anlagekontur dient im Auslösefall der Thermosicherung als Anschlag für die Kontaktbrücke. Im Auslösefall schwenkt die Kontaktbrücke in der Ebene der Unterbrechungsstelle. Dadurch ist eine platzsparende Anordnungsmöglichkeit der Thermosicherung inklusive der Kontaktbrücke und des Federelementes ermöglicht.
Die im Auslösefall der Thermosicherung als Endanschlag für die Kontaktbrücke dienende Anlagekontur ist geeigneterweise aus der Kunststoffumspritzung geformt. Vorteilhafterweise ist die Kontaktbrücke darüber hinaus insgesamt in einer aus der Kunststoffumspritzung geformten kreissegmentartigen Führungskulisse angeordnet. Die Unterbrechungsstelle ist entlang eines der Kreisradien und die Anlagekontur im Bereich des anderen Kreisradius der kreissegmentartigen Führungskulisse angeordnet.
Die Kreissegmentform der Führungskulisse ermöglicht es in einfacher sowie zuverlässiger Art und Weise, den Schwenkbereich der Kontaktbrücke an zumindest einem der Kreisradien zu begrenzt und die Kontaktbrücke zweckmäßigerweise auch entlang einer kreisbogenförmigen Stegkontur der Führungskulisse zu führen. Hierzu weist die, geeigneterweise als oder nach Art eines Stanz-Biegeteils ausgebildete, Kontaktbrücke eine Anzahl von Abkröpfungen auf, die zwischen den Kontaktflächen einen erhabenen Brückenabschnitt ausbilden. Dadurch können die gewünschten mechanischen und/oder elektrischen Eigenschaften der Kontaktbrücke in einfacher weise eingestellt werden. Insbesondere kann die Kontaktbrücke an unterschiedliche Stromstärken adaptiert werden.
Die Kontaktbrücke weist ein Brückenfreiende und ein diesem gegenüberliegendes Halteende auf. Mit diesem sitzt die Kontaktbrücke auf einem geeigneterweise aus der Kunststoffumspritzung geformten und die Drehachse bildenden Drehzapfen, der eine entsprechende Öffnung im Halteende der Kontaktbrücke durchsetzt. Im Bereich des Brückenfreiendes befindet sich eine erste Kontaktfläche, die im Normalzustand bei nicht auslösender Thermosicherung mit einem der Strombahnenden verlötet ist. Eine zweite Kontaktfläche, die mit dem anderen Strombahnende kontaktiert ist und mit diesem ebenfalls verlötet sein kann, befindet sich vorteilhafterweise zwischen der erster Kontraktliche und der Drehachse auf der dieser zugewandten Seite der Unterbrechungsstelle. Das Federelement ist besonders bevorzugt als Schenkelfeder mit einem Federauge und zwei Federschenkeln ausgebildet. Das Federauge umgibt im Montagezustand die Drehachse, insbesondere den Drehzapfen, koaxial. Damit ist in einfacher sowie zuverlässiger Weise ein gemeinsames Verschwenken des Federelementes bzw. dessen mit der Kontaktbrücke zusammenwirkenden Federschenkels und der Kontaktbrücke um die gleiche Dreh- oder Schwenkachse gegeben.
Einer der Federschenkel der Schenkelfeder ist an einem anschlagseitigen Ausleger und dort geeigneterweise an einer Hinterschnittkontur gehalten, während der andere Federschenkel unter Federvorspannung an der Kontaktbrücke auf deren der Anschlagkontur abgewandten Brückenlängsseite anliegt. Dort weist die Kontaktbrücke zweckmäßigerweises sich in Schwenkrichtung erstreckende Anformungen auf, welche von dem brückenseitigen Federschenkel über- und/oder Untergriffen werden.
Im Auslösefall der Thermosicherung übt das Federelement weiterhin eine Federkraft auf die Kontaktbrücke in Richtung der Anlagekontur aus. Dadurch ist besonders zuverlässig sichergestellt, dass sich weder die Kontaktbrücke noch das Federelement von deren Fixierstelle im Bereich der Drehachse löst. Die Federschenkel des Federelementes verlaufen hierzu im Ausgangszustand in einem geeigneten Winkel derart zueinander gespreizt, dass sowohl im gebrückten Einbauzustand als auch im ausgelösten Zustand der Kontaktbrücke die Federschenkel bevorzugt zueinander spitzwinklig verlaufen und somit stets eine ausreichende Federkraft auf die Kontaktbrücke wirkt. Geeigneterweise ist das Federelement aus Runddraht gefertigt. Damit ist eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung des Federelementes gegeben.
Die geeigneterweise als oder nach Art eines Stanz-Biegeteils mit einer Anzahl von Abkröpfungen ausgeführt Kontaktbrücke, bildet im Bereich der Drehachse und zwischen den Kontaktflächen einen erhabenen Brückenabschnitt aus. Zudem weist die Kontaktbrücke vorzugsweise eine Biegesenke auf, die zur der Drehachse zugewandten Kontaktfläche hin gerichtet ist. Da diese Kontaktfläche der Dreh- achse in Richtung der Unterbrechungsstelle radial vorgelagert ist, ist nur ein entsprechend verkürzter radialer Brückenabschnitt der Kontaktbrücke stromführend.
Im Auslösefall der Thermosicherung, d. h. im Falle der Überhitzung schmilzt das Lot im Bereich des oder jedes Strombahnendes, so dass die Kontaktbrücke im Auslösefall ungehindert um die Drehachse und in der Ebene der Unterbrechungsstelle verschwenken kann. Die geschmolzenen Lotverbindungen werden dabei praktisch abgesichert, was eine zuverlässige Unterbrechung der mittels der Thermosicherung bzw. deren Kontaktbrücke gebrückten Unterbrechungs- oder Kontaktstelle sicherstellt.
Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Auslösung der Thermosicherung in der Ebene der Unterbrechungsstelle eine einfache, günstige und platzsparende Möglichkeit zur Integration der Thermosicherung in einen wünschenswerterweise raumsparend konstruierten Elektromotor geschaffen ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung einen Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug mit einem bürstenlosen Innenrotormotor mit integrierter Umrichterelektronik,
Fig. 2 ein Elektronikfach mit einer Elektronik des Elektromotors, mit einer mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte und mit einem mit einer Kunststoffumspritz- ung versehenen Stanzgitter sowie mit einer Thermosicherung,
Fig.3 das Stanzgitter mit Kunststoffumspritzung inklusive einer mit der
Thermosicherung zu brückenden Unterbrechungsstelle in perspektivischer Darstellung,
Fig. 4 ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung die Thermosicherung mit einer federbelasteten Kontaktbrücke in Kontaktposition innerhalb einer Führungskulisse mit einer Anlagekontur als Endanschlag für die Kontaktbrücke im Auslösefall der Thermosi- cherung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung einen Lüfter 1 für den Kühler eines Kraftfahrzeugs. Der Lüfter 1 umfasst ein Lüfterrad 2 mit einer zentralen Kappe 3, um deren Außenumfang (nur ansatzweise dargestellte) Luftleitschaufeln 4 gleichverteilt angeordnet sind. Der Lüfter 1 umfasst des Weiteren einen auch als Lüftermotor bezeichneten Elektromotor 5, mittels welchem das Lüfterrad 2 drehangetrieben ist.
Der Elektromotor 5 wird im Wesentlichen gebildet durch einen Stator 6, der mit einer dreiphasigen Drehfeldwicklung 7 in Form von Spulen bewickelt ist. Der Motor 5 umfasst des Weiteren einen permanent erregten Rotor 8, der im Inneren des Stators 6 um eine Motorachse 9 drehbar gelagert ist. Zur Lagerung des Rotors 8 umfasst der Motor 5 zwei Wälzlager 10 und 1 1 , die von axial entgegengesetzten Seiten am Rotor 8 angreifen. Das Axialspiel des Rotors 8 zwischen den beiden Wälzlagern 10 und 1 1 ist hierbei durch einen Federring 12 angefedert.
Der Motor 5 umfasst des Weiteren einen etwa Scheiben- oder halbschalenförmi- gen Motorträger 13. An einer von dem Lüfterrad 2 abgewandten Stirnseite ist in den Motorträger 13 ein Elektronikfach 14 eingebracht, in das eine Umrichterelektronik 15 eingesetzt ist. Zur dichten Verschließung des Elektronikfachs 14 umfasst der Motor 5 einen nachfolgend auch als Gehäusedeckel bezeichneten Elektronikfachdeckel 16.
Der Rotor 8 ist (in nicht näher dargestellter Weise) durch ein Blechpaket gebildet, in das Permanentmagneten zur Erzeugung eines Erregerfeldes eingesetzt sind, wobei das Blechpaket zusammen mit den eingesetzten Permanentmagneten mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist. In ähnlicher Weise besteht auch der Stator 6 aus einem Blechpaket, das mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist. Der Motorträger 13 ist insbesondere durch ein einstückiges Druckgussteil aus Aluminium gebildet. Bei dem Elektronikfachdeckel 16 handelt es sich vorzugsweise um ein Spritzgussteil aus Kunststoff.
An seiner Vorderseite ist der Rotor 8 mit vier Schraubdomen 18 versehen, mittels welchen der Rotor 8 im Montagezustand an dem Lüfterrad 2 verschraubt ist. Die Befestigung des Motors 5 und damit des gesamten Lüfters 1 an dem Fahrzeug erfolgt über den Motorträger 13, der hierfür mit drei von seinem Außenumfang abstehenden Schraublaschen 19 versehen ist. Bei dem Motor 5 handelt es sich um einen bürstenlosen, eigengekühlten Innenrotor- bzw. Innenläufermotor.
In Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines geringfügig modifizierten Motorträgers 13 mit in das entsprechende Elektronikfach 14 eingesetzter Elektronik 15, der im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 beispielsweise lediglich drei Kondensatoren zugeordnet sind. Die Elektronik 15 umfasst ein mit Kunststoff um- spritztes Stanzgitter 20 und eine mit elektrischen Bauteilen bestückte Platine oder Leiterplatte 21 . Der Elektromotor 5 wird von einer Brückenschaltung (B6- Schaltung) betrieben, die in dem umspritzten Stanzgitter 20 implementiert ist. Hierzu weist das umspritzte Stanzgitter 20 eine Anzahl von schaltbaren Halbleiterbauelementen 22 auf, mittels derer drei Phasenwicklungen der Feldwicklung 7 des Elektromotors 5 abwechselnd bestromt werden. Der hierfür verwendete elektrische Strom wird in nicht näher dargestellter Art und Weise von einer Gleichstromquelle bereitgestellt.
Die drei Phasenwicklungen der Feldwicklung 7 des Elektromotors 5 sind in z.B. Dreiecksschaltung über die Kondensatoren 23 verschaltet. Mit anderen Worten sind je zwei elektrisch benachbarte Phasenwicklungen miteinander an einer mo- torseitigen Kontaktstelle elektrisch verbunden, welche wiederum über eine brü- ckenseitige Kontaktstelle mit jeweils einem Brückenzweig der Brückenschaltung elektrisch kontaktiert sind. Die Wicklungen sind aus einem lackierten Kupferdraht hergestellt und mittig zu einer Spule aufgerollt. In Fig.2 ist zusätzlich zum umspritzten Stanzgitter 20 und den Halbleiterbauelementen 22 sowie den Kondensatoren 23 eine Thermosicherung 24 erkennbar. Die Thermosicherung 24 schützt den Elektromotor 5 vor Überhitzung und Brandgefahr. Überhitzt der Motor 5, so löst die Thermosicherung 24 aus und es kann kein Strom mehr zum oder vom Motor 5 fließen. Anschlüsse 25, 26, und 27 bilden einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss für den Motorstrom bzw. zwei Sensorsignalausgänge, z.B. für die Messungen der Drehgeschwindigkeit (Drehzahl), der Drehrichtung und/oder der Position des Motors 5.
Wie aus Fig. 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist das Leiterbahnen realisierende Stanzgitter 28, das bzw. dessen Leiterbahnen den Motorstrom führen, mittels einer Kunststoffumspritzung 29 versehen und elektrisch isoliert. Erkennbar sind im Bereich der hier entnommenen Thermosicherung den Motorstrom führende Strombahnenden 30, 31 , zwischen denen im Stanzgitter 28 eine Unterbrechungsstelle 32 gebildet ist. Die Strombahnenden 30, 31 und die Unterbrechungsstelle 32 befinden sich in einer aus der Kunststoffumspritzung 29 geformten Führungskulisse 33, die zumindest innenseitig kreissegmentförmig ausgestaltet ist.
Wie aus Figur 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist die Thermosicherung 24 aus einer Kontaktbrücke 34 gebildet, welche im gebrückten Zustand die Strombahnenden 30 und 31 des Stanzgitters 28 miteinander verbindet. Die Kontaktbrücke 34 weist Kontaktflächen 35 und 36 auf, von denen zumindest die einem Brückenfreiende 37 der Kontaktbrücke 34 zugeordnete Kontaktfläche 36 mittels Lötverbindung mit dem entsprechenden (korrespondierenden) Strombahnende 31 des Stanzgitters 28 verbunden sind. Die oder jede Lötstelle kontaktiert die Strombahnenden 30 und 31 elektrisch über die Kontaktbrücke 34 miteinander und verbinden die Kontaktbrücke 34 mechanisch mit dem jeweiligen Strombahnende 30, 31 des Stanzgitters 28 zu einer mechanisch festen Verbindung.
Für die Realisierung der Funktion der Thermosicherung 24 ist ein separates Federelement 38 in Form einer Schenkelfeder vorgesehen, welche mit einem ersten Federschenkel 39 an einem aus der Kunststoffumspritzung 29 geformten Ausle- ger 40 und dort in einer in Schwenkrichtung 41 der Kontaktbrücke 34 hinteren Hinterschnittkontur 42 gehalten ist. Der zweite Federschenkel 43 liegt auf der in Schwenkrichtung 41 vorderen Seite der Kontaktbrücke 34 unter Federvorspannung an dieser an. Die Federschenkel 42, 43 des Federelementes 38 stehen in einem spitzen Winkel zueinander und sind über eine ein Federauge 44 bildende und mehreren Federwindungen aufweisende Feder- oder Schenkelöse 45 miteinander verbunden. Mit diesem Federauge 44 sitzt das Federelement 38 auf einem Drehzapfen 46, der vorteilhafterweise ebenfalls aus der Kunststoffumsprit- zung 29 ausgeformt ist und die Drehachse 47 für die Kontaktbrücke 34 bildet.
Die Kontaktbrücke 33 ist mit deren dem Brückenfreiende 37 abgewandten Halteende 48, in welches eine nicht erkennbare Bohrung zur Aufnahme des Drehzapfens 46 eingebracht ist, um die Drehachse 47 drehbar gelagert, welche senkrecht auf derjenigen Ebene steht, in der die Unterbrechungsstelle 32 liegt. Die Federöse 45 des Federelementes 38 und somit dessen Federauge 44 ist koaxial bezüglich des Zapfens 46 und somit bezüglich der Drehachse 47 angeordnet.
Die Kontaktbrücke 34 ist nach Art eines Stanz-Biegeteils mit einer Anzahl von Ab- kröpfungen ausgeführt, die einen mittleren, erhabenen Brückenabschnitt 34a ausbilden. Die zwischen der Drehachse 47 am Halteende 48 und der Unterbrechungsstelle 32 vorgesehene zweite Kontaktfläche 35 der Kontraktbrüche 34 befindet sich auf der dem Stanzgitter 28 und der Kunststoffumsp tzung 29 zugewandten Unterseite einer Biegesenke 34b, gegenüber welcher sowohl der mittlere Brückenabschnitt 34a als auch das Halteende 48 der Kontaktbrücke 34 erhaben sind. Demgegenüber befinden sich beide Kontaktflächen 35 und 36 der Kontaktbrücke 34 bezogen auf die Ebene der Unterbrechungsstelle 32 auf gleichem Höhenniveau. Dabei befindet sich die dem Brückenfreiende 37 zugeordnete Kontaktfläche 36 unterseitig eines entsprechend gegenüber dem erhabenen Brückenabschnitt 34a abgesenkten Brückenabschnitts 34c
Der kontaktbrückenseitige Federschenkel 43 des geeigneterweise aus Runddraht hergestellten Federelementes 38 ist mittels zweier Anformungen 49, 50 gehalten, die an die Kontaktbrücke 34 angeformt sind und sich in Gegenrichtung zur einge- zeichneten Schwenkrichtung 41 erstrecken. Dabei untergreift dieser Federschenkel 43 die am mittleren, erhabenen Brückenabschnitt 34a vorgesehene Anformung 49 und übergreift die am Brückenfreiende 37 vorgesehene Anformung 50.
Die kreissegmentartige Führungskulisse 33 bildet im Bereich deren der Unterbrechungsstelle 32 in Schwenkrichtung 41 abgewandten Kreisradius eine Anlagekontur 51 aus. Diese Anlage- oder Anschlagkontur 51 dient als Anschlag für die Kontaktbrücke 34 im Auslösefall der Thermosicherung 24 und somit als Endanschlag für die Schwenkbewegung der Kontaktbrücke 34 um die Drehachse 47. Die Unterbrechungsstelle 32 befindet sich demnach im Bereich des gegenüberliegenden beziehungsweise anderen Kreisradius oder grenzt zumindest an diesen an.
Eine dem Kreisbogen der kreissegmentartigen Führungskulisse 33 folgende Kulissenwandung 52 ist ebenfalls aus der Kunststoffumsp tzung 29 ausgeformt und begrenzt dort die von der Führungskulisse 33 gebildete Teilfläche einer Kreisfläche, in deren Mittelpunkt die Drehachse 47 steht. Innerhalb der Führungskulisse
33 sind in die Kunststoffumspritzung 29 und in das darunter liegende Stanzgitter 28 kreisbogenförmige Schlitze 53, 54 eingebracht. An der der Drehachse 57 zugewandten Innenseite des kreisbogenförmigen Schlitzes 54 ist aus der Kunststoffumspritzung 29 innerhalb der Führungskulisse 33 eine kreisbogenförmige Führungskontur 55 ausgeformt. Diese befindet sich im Übergangsbereich zwischen dem mittleren, erhabenen Brückenabschnitt 34a und der Biegesenke 34b. Diese Führungskontur 54 dient zur zusätzlich schwenk- oder Gleitführung der Kontaktbrücke 34 im Auslösefall der Thermosicherung 24.
Im Auslösefall nach Aufschmelzen des Lots der Lötstellen werden die Kontaktbrücke 34 sowie der brückenseitige Federschenkel 43 des Federelementes 38 um den Zapfen 46 und somit um die Achse 47 verschwenken. Die Kontaktfläche 35 der Kontraktbrüche 34 befindet zwar in der Nähe der Drehachse 47, ist jedoch bewusst hierzu beabstandet angeordnet. Die Thermosicherung 24 löst insbesondere bei einer Übertemperatur aus, indem das Lot schmilzt und die Kontaktbrücke
34 in Folge der Federkraft des Federelemente 38 durch eine kombinierte Rotations- und Scherbewegung verschwenkt, so dass die durch die vorgespannte Kon- taktbrücke 34 überbrückte Unterbrechungsstelle 32 unterbrochen wird. Die Kontaktbrücke 34 schwenkt im Auslösefall von einer ersten Position (Kontaktposition) in eine zweite Position (Auslöseposition), wobei die Schwenkbewegung um die Drehachse 47 und in der Ebene der Unterbrechungsstelle 32 erfolgt. Dabei ist die Schwenkbewegung der Kontraktbrüche 34 in Schwenkrichtung 41 durch die Anlagekontur 51 begrenzt, indem dort die Kontraktbrüche 34 anschlägt und vorteilhafterweise weiterhin unter Federvorspannung vermittels des Federelementes 38 steht. Dadurch sind die Kontaktbrücke 34 und insbesondere das Federelement 38 in beiden Positionen (Kontakt- und Auslöseposition) verliersicher gehalten. Während des Verschwenkens ist die Kontaktfeder 34 innerhalb der Führungskulisse 33 auch ohne Führungskontur 55 sicher geführt, da die Kontaktfeder 34 mit deren Kontaktflächen 35, 36 entlang des entsprechenden kreissegmentartigen Oberflächenabschnitts (Oberflächenbereichs) der Kunststoffumspritzung 29 gleiten kann.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Lüfter
2 Lüfterrad
3 Kappe
4 Luftleitschaufel
5 Lüfter-/Elektromotor
6 Stator
7 Drehfeldwicklung
8 Rotor
9 Motorachse
10 Wälzlager
11 Wälzlager
12 Federring
13 Motorträger
14 Elektronikfach
15 Umrichter-/Elektronik
16 Elektronikfachdeckel
17 Achsbolzen
18 Schraubdom
19 Stirnfläche
20 Unnspritztes Stanzgitter
21 Leiterplatte
22 Halbleiterbauelement
23 Kondensator
24 Thermosicherung
25 Eingangsanschluss
26 Ausgangsanschluss
27 Sensorsignalausgänge
28 Stanzgitter
29 Kunststoffumspntzung
30 Strombahnende
31 Strombahnende Unterbrechungsstelle
Führungskulisse
Kontaktbrücke
a Brückenabschnitt
b Biegesenke
c Brückenabschnitt
Kontaktfläche der Kontaktbrücke
Kontaktfläche der Kontaktbrücke
Brückenfreiende
Federelement
erster Federschenkel
Ausleger
Schwenkrichtung
Hinterschnittkontur zweiter Federschenkel
Federauge
Feder-/Schenkelöse
Drehzapfen
Drehachse
Halteende
Anformung
Anformung
Anlage-/Anschlagkontur
Kulissenwandung
Schlitz
Schlitz
Führungskontur

Claims

Ansprüche
1 . Elektromotor (5) zum Antrieb einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere eines Lüfterrads (2) zur Kühlwasserkühlung, mit einer Elektronik (15), die ein mit einer Kunststoffumspritzung (29) versehenes Stanzgitter (28) mit einer den Motorstrom führenden Strombahn mit zwei zueinander beabstandeten Strombahnenden (30, 31 ) aufweist, die eine mittels einer Thermosicherung (24) in Form einer federbelastete Kontaktbrücke (34) gebrückte Unterbrechungsstelle (32) bilden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktbrücke (34) um eine senkrecht zur Ebene der Unterbrechungsstelle (32) verlaufende Drehachse (47) schwenkbar gehalten ist.
2. Elektromotor (5) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine den Schwenkbereich der Kontaktbrücke (34) begrenzende Anlagekontur (51 ) vorgesehen ist, gegen welche die Kontaktbrücke (34) im Auslösefall der Thermosicherung (24) in Folge der Federrückstellkraft eines Federelementes (38) rotatorisch verschwenkt.
3. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Auslösefall der Thermosicherung (24) als Endanschlag für die Kontaktbrücke (34) dienende Anlagekontur (51 ) aus der Kunststoffumspritzung (29) geformt ist.
4. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (34) in einer aus der Kunststoffumspritzung (29) geformten kreissegmentartigen Führungskulisse (33) angeordnet und/oder geführt ist, welche den Schwenkbereich der Kontaktbrücke (34) an zumindest einem der Kreisradien begrenzt und/oder die Kontaktbrücke (34) entlang einer kreisbogenförmigen Kulissenwandung (52) führt.
5. Elektromotor (5) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterbrechungsstelle (32) entlang eines der Kreisradien und die Anlagekontur (51 ) im Bereich des anderen Kreisradius der kreissegmentartigen Führungskulisse (33) angeordnet ist.
6. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktbrücke (34) ein Brückenfreiende (37) und ein diesem gegenüberliegendes Halteende (48) aufweist, wobei im Bereich des Brückenfreiendes (37) eine mit einem der Strombahnenden (31 ) verlötete erste Kontaktfläche (36) und eine mit dem anderen Strombahnende (30) kontaktierte, insbesondere ebenfalls verlötete, zweite Kontaktfläche (35) aufweist.
7. Elektromotor (5) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Kontaktfläche (35) der Kontaktbrücke (34) zwischen deren erster Kontaktfläche (36) und der Drehachse (47) auf der dieser zugewandten Seite der Unterbrechungsstelle (32) vorgesehen ist.
8. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktbrücke (34) mit deren Halteende (48) auf einem aus der Kunststoffumspritzung (29) geformten und die Drehachse (47) bildenden Drehzapfen (46) sitzt.
9. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Federelement (38) als Schenkelfeder mit die Drehachse (47), insbesondere den Drehzapfen (46), koaxial umgebenden Federauge (44) sowie mit einem an einem anschlagseitigen Ausleger (40) gehalten ersten Federschenkel (39) und mit einem unter Federvorspannung an der Kontaktbrücke (34) auf deren der Anlagekontur (51 ) abgewandten Brückenlängsseite anliegenden zweiten Federschenkel (43) ausgebildet ist.
10. Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktbrücke (34) als oder nach Art eines Stanz-Biegeteils mit einer Anzahl von Abkröpfungen ausgeführt ist, die im Bereich der Drehachse (47) und/oder zwischen den Kontaktflächen (35, 36), insbesondere im Bereich der kreisbogenförmigen Kulissenwandung (52) der Führungskulisse (33), einen erhabenen Brückenabschnitt (34a) ausbilden.
1 1 . Elektromotor (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktbrücke (34) eine zur der Drehachse (47) zugewandten Kontaktfläche (35) hin gerichtete Biegesenke (34b) aufweist.
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