WO2020125874A1 - Kommutatormotor und baureihe von kommutatormotoren - Google Patents

Kommutatormotor und baureihe von kommutatormotoren Download PDF

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WO2020125874A1
WO2020125874A1 PCT/DE2019/200139 DE2019200139W WO2020125874A1 WO 2020125874 A1 WO2020125874 A1 WO 2020125874A1 DE 2019200139 W DE2019200139 W DE 2019200139W WO 2020125874 A1 WO2020125874 A1 WO 2020125874A1
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commutator motor
circuit board
commutator
support plate
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PCT/DE2019/200139
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Inventor
Georg Bernreuther
Miroslav Ondra
Thomas Schreiber
Gerhard Hofmann
Original Assignee
Bühler Motor GmbH
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Publication date
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    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the invention relates to a commutator motor (1) with a housing (2), a rotor (5) carrying a winding and a commutator (3) and rotatably mounted about a rotor axis (4), a permanent magnet stator (6), essentially perpendicular to the rotor Rotor axis (4) arranged brush support plate (7) with brushes (8) which are in contact with the commutator (3) and a printed circuit board (9) accommodated in the brush support plate (7).
  • Electric motors are often adapted to their particular application.
  • these adjustments include different ones
  • circuitry adjustments such as interference suppression, thermal switch, etc.
  • the object of the invention is in a generic commutator motor for simple and reliable installation and for a high degree of variability
  • the printed circuit board (9) is electrically connected to a first flexible connecting line (17) by a first guide plate (10) and to a second flexible connecting line (17) by a second guide plate (11).
  • This construction makes it possible to close the flexible connecting lines (17) only at the end of the manufacturing process assemble.
  • the connection lines (17) do not have to be passed through the entire manufacturing process, which would make handling more difficult.
  • circuit board (9) is designed as a plug connection. In this way, the circuit board (9) can be assembled by a simple joining process.
  • the electrical connection between a baffle (10 or 11) and a connecting line (17) is designed as a plug connection. This type of connection facilitates the assembly of the baffle (10 or 11) and a connecting line (17)
  • the plugging process is further facilitated if at least one for the electrical connection between the printed circuit board (9) and a guide plate (10 or 11)
  • the spring contact (52) is part of the printed circuit board (9).
  • the spring contact (52) can, for. B. previously soldered to the circuit board (9) or in the circuit board
  • the electrical connection between the printed circuit board (9) and a guide plate (10 or 11) can be made by a clamping contact (14) which is part of the guide plate (s) (10, 11).
  • Such connections are reliable and easy to implement.
  • a connecting pin which is in one piece with a baffle (10, 11), is particularly suitable as a plug contact.
  • the connection pin is arranged so that it corresponds to an axial housing bushing (20) in the end shield. This means that the connecting cable can be retrofitted from the outside directly onto the connecting pin.
  • the guide plates (10, 11) are electrically or directly connected to a brush (8).
  • a contact area integral with the guide plate is also suitable for this.
  • the brushes (8) are axially on a first side of a partition (43) of the brush support plate (7) and the printed circuit board (9) is axially on a second opposite side of the brush support plate
  • interference suppressors (12) with the brushes (8) are expediently arranged on the same side of the partition (43), the ends of each
  • Suppressor choke (12) is connected, in particular welded, on the one hand to a baffle plate (10 or 11) and on the other hand to a carbon strand (13).
  • suppression chokes can also be dispensed with, in which case the carbon strands (13) are connected directly to the guide plate (10, 11), in particular welded.
  • the end of a suppressor choke (12) can also be contacted directly with the respective guide plate (10 or 11) with the aid of an insulation displacement contact integrated in a guide plate (10).
  • the guide plate (10) has a clamping contact (14) for the electrical and mechanical reception of the printed circuit board (9).
  • the stiffness of this clamping contact (14) can be reduced by longitudinal slots (29) on both sides of the contact area.
  • the guide plates (10, 11) with the interference suppression chokes (12) are formed in one piece.
  • Welding areas (16) are in the depressions provided for this purpose in the
  • each guide plate (10, 11) is expediently electrically connected to the printed circuit board (9), each guide plate (10, 11) additionally having a connection pin (15) for contacting a connection line (17) and a contact with the direct or indirect one Has contacted a brush (8).
  • the printed circuit board (9) is electrical via a ground contact (18) with the housing (2), in particular a bearing plate (19)
  • Each rubber grommet (44) is connected to the associated connecting line (17) by means of a crimp connection.
  • the crimp connection is in one piece with a plug contact (47).
  • the printed circuit board (9) is arranged in a receiving shaft (24) of the brush support plate.
  • the circuit board (9) is an SMD circuit board and carries interference suppression components, preferably capacitors and possibly a PTC resistor.
  • an additional shaft (49) for receiving a thermal protection element (48) is provided in the brush support plate (7).
  • the additional shaft (49) and the receiving shaft (24) are in relation to the
  • Rotor axis arranged on substantially opposite sides of the brush support bar (7). In this way, a more optimal use of space is achieved.
  • the additional shaft (49) serves to accommodate an additional circuit board (50) which is equipped with a thermal protection element (48)
  • the additional shaft (49) can also be used to hold a wired one
  • a PTC component, an NTC component or a thermal switch can be provided as a thermal protection element, for example.
  • the end shield (19) has a radially outwardly open recess (51) which can accommodate at least one connecting line (17) in the case of a radial cable outlet.
  • the motor current is conducted exclusively via the guide plates (10, 11) and not via the printed circuit board (9).
  • the circuit board (9) is not heated unnecessarily and the EMC behavior is improved.
  • the invention is also solved by method claim 19, the following method steps being proposed: a) providing a preassembled permanent magnet stator, a preassembled wound rotor (5) pre-assemble the brush support plate (7) with guide plates (10, 11), a bearing plate (19) and connecting lines (17); b) Insert the end shield in a
  • Assembly device c) mounting the brush support plate on the end shield (19); d) joining the rotor into the end shield (19); e) mounting the stator and closing the housing; f) assembly of the connecting lines (17) on connecting pins (15) of the guide plates (10, 11) through the housing leadthroughs (20) of the end shield (19), g) end-of-line test.
  • This assembly sequence ensures easy handling of the flanges during the entire assembly process, even with long connection lines.
  • FIG. 1 is a first view of a brush support plate
  • FIG. 3 shows a second view of the brush support plate
  • FIG. 4 shows a third view of the brush support plate
  • FIG. 7 shows a first arrangement of a circuit board contact
  • FIG. 8 shows a second arrangement of a circuit board contact
  • Fig. 9 shows a third arrangement of a circuit board contact
  • FIG. 10 is a view of the commutator motor
  • Fig. 11 is a detailed view of housing bushings
  • FIG. 14 shows a first EMC suppression circuit
  • FIG. 15 shows a second EMC suppression circuit
  • Fig. 1 shows a first view with a first mounting side 21 a
  • Brush support plate 7 with a receiving shaft 24 for receiving a printed circuit board 9, recesses 23, for receiving welding areas 16, which are integral components of a guide plate 10 and for contacting
  • Suppression chokes (not shown here) and a ground contact 18, which has a clamping area 25 which is plugged onto the printed circuit board 9 and thus makes electrical contact.
  • the ground contact 18 has a contact ring 26 which serves as a contact surface for contacting a bearing plate.
  • Inner area 36 of the contact ring 26 serves as a receiving area for one
  • the brush support plate 7 also has a central passage 35 for receiving a rotor shaft, in particular a commutator (not shown here).
  • the main level of the brush support plate forms one
  • Partition wall 43 which separates the circuit board 9 from brushes.
  • FIG. 2 shows a guide plate 10 which has a clamping contact 14, a connecting pin 15 and a connection region 27 to a welding region (not shown here).
  • the clamping contact 14, the connection pin 15, and the connection region 27 are arranged essentially parallel to one another.
  • the clamping contact 14 is provided with barbs 28 for jamming in the brush support plate.
  • the connection pin 15 is used to make contact with a stranded conductor to be mounted from the outside with a contact element (see FIG. 13).
  • Fig. 3 shows a second view with a second mounting side 22 of the
  • the commutator is arranged in the central passage 35 in the assembled state.
  • the brush springs 31 have a drum-shaped area 32 which is received on receiving pins 33.
  • the receiving pins 33 have slots 34, in each of which an end section of the brush springs 31 engages.
  • Each brush 8 is assigned a brush braid 37, which establishes an indirect electrical connection between a voltage source and the brush 8. A first end of the brush plait 37 is fixedly connected to the brush 8, the second end is welded to the guide plate 10.
  • Fig. 4 shows a variant of the brush support plate 7a, with a central passage 35b, brush shafts 30a, brushes 8a, brush braids 37a, guide plates 10a, brush springs 31a with a drum-shaped area 32a, receiving pins 33a for the brush springs 31a with slots 34a for receiving one End portion of the brush springs 31, suppression chokes 12a, which are received in cylindrical choke receptacles 40a.
  • a first throttle end 38a is welded to the guide plate 10a, a second throttle end 39a is welded to the brush plait 37a.
  • a crimp connection can also be used here (not shown).
  • 5a shows a printed circuit board 9 with SMD components 41. Notches 42 are provided at two corner areas in order to adapt the printed circuit board 9 to the receiving shaft of the brush support plate.
  • the circuit board has in its edge areas
  • Fig. 5b shows an alternative circuit board 9d, with SMD components 41d and
  • Spring contacts 52d are soldered onto the circuit board and serve as contact points for guide plates and a ground contact.
  • a notch 42d is used to adapt to a receiving shaft of a brush support plate.
  • the baffles have flat contact surfaces as counter contacts (not shown).
  • FIG. 6 shows a fourth view of the brush support plate 7b, with a variant relating to the contacting of the circuit board 9b.
  • a brush 8b, baffles 10b with welding areas 16b, a receiving shaft 24b for the printed circuit board 9b, a central passage 35b and a ground contact 18b can also be seen.
  • An additional shaft 49b is only indicated as a dashed line.
  • 7 shows a first arrangement of a printed circuit board contact, with the printed circuit board 9 equipped with SMD components 41 and the guide plates 10, 11. The printed circuit board 9 is pressed into clamping contacts 14 of the guide plates 9. The connection of the
  • Baffles 10 and 11 with the circuit board 9 is made by clamping contacts 14. 8 shows a second arrangement of a printed circuit board contact, with the printed circuit board 9 equipped with SMD components 41, the guide plates 10, 11 and one
  • ground contact 18 which is contacted on the opposite side of the printed circuit board 9.
  • the ground contact 18 has a clamping contact and a ring segment-like contact ring 26 arranged at right angles thereto
  • Inner area 36 of the contact ring 26 serves as a screw bushing.
  • Contact pins 15 are also shown, which are essentially parallel to the printed circuit board 9
  • Fig. 9 shows a third arrangement of a circuit board contact, wherein a
  • Baffle is formed in two parts and consists of a first baffle 45 and a second baffle 46.
  • the first partial guide plate has a welding area 16c and a clamping contact 14d.
  • the second partial guide plate 46 has one
  • connection pin 15c and a terminal contact 14c are mounted on opposite edges of the printed circuit board 9c.
  • the second baffle 11 corresponds to the designs from FIGS. 7 and 8, as does the ground contact 18.
  • the design according to FIG. 9 is provided for an alternative printed circuit board with an additional PTC resistor (see FIG. 15). 10 shows a view of a commutator motor 1 with a bearing plate 19, a rotor 5, a rotor axis 4, the connecting lines 17,
  • the recesses 51 allow a radial outlet of the connecting lines 17 when the electric motor is installed over its end face without the connecting lines 17 being pinched.
  • FIG. 11 shows a detailed view of housing bushings 20 in the end shield 19.
  • the guide plates 10 and 11 with the connection pins 15 can be seen inside the motor housing.
  • the connection pins 15 are aligned axially parallel, so that the connection lines can be mounted correspondingly parallel to the rotor axis.
  • FIGS. 12 and 13 show flexible connecting lines 17 with rubber grommets 44 and plug contacts 47.
  • the rubber grommets 44 are connected to the connecting lines 17 and the plug contacts 47 by a crimp connection.
  • 13 shows connecting lines 17 and baffles 10, 11 in the assembled state.
  • 14 shows a first EMC suppression circuit, with a commutator 3, brushes 8, suppression chokes 12 and a printed circuit board 9.
  • FIG. 15 shows a second interference suppression circuit, with an alternative printed circuit board 9e, in which a thermal protection element 48e is additionally integrated in the circuit.
  • a thermal protection element 48e is additionally integrated in the circuit.
  • Thermal protection element 48e is located on an additional circuit board 50e.
  • the two circuit boards are connected within the commutator motor.
  • SMD components 41e, brushes 8e, a commutator 3e and suppression chokes 12e are also designated.
  • 16 shows a variant of the second interference suppression circuit, with an alternative printed circuit board 9f, an additional printed circuit board 50f, SMD components 41f, and one
  • Thermal protection element 48f in the form of a PTC resistor, brushes 8f, Suppression chokes 12f and a commutator 3f.
  • connections are made through the housing to the outside.
  • An interconnection of the two circuit boards 9f, 50f can be done outside the commutator motor z. B. be implemented in a control circuit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor mit einem Gehäuse, einem eine Wicklung und einen Kommutator tragenden und um eine Rotorachse drehbar gelagerten Rotor, einem Permanentmagnetstator, einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Rotorachse angeordneten Bürstentragplatte (7) mit Bürsten (8), welche mit dem Kommutator in Kontakt stehen und einer in der Bürstentragplatte (7) aufgenommenen Leiterplatte (9). Aufgabe der Erfindung ist es bei einem gattungsgemäßen Kommutatormotor für eine einfache und zuverlässige Montage zu sorgen.

Description

Titel: Kommutatormotor und Baureihe von Kommutatormotoren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor (1 ) mit einem Gehäuse (2), einem eine Wicklung und einen Kommutator (3) tragenden und um eine Rotorachse (4) drehbar gelagerten Rotor (5), einem Permanentmagnetstator (6), einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Rotorachse (4) angeordneten Bürstentragplatte (7) mit Bürsten (8), welche mit dem Kommutator (3) in Kontakt stehen und einer in der Bürstentragplatte (7) aufgenommenen Leiterplatte (9).
Elektromotoren werden häufig an ihren jeweiligen Einsatzfall angepasst. Zu diesen Anpassungen gehören neben der Wicklungsauslegung unterschiedliche
Anschlussleitungen, Leitungslängen, Steckervarianten, sowie schaltungstechnische Anpassungen, wie Entstörgrad, Thermoschalter etc. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es vorteilhaft die unterschiedlichen Varianten auf derselben Fertigungslinie hersteilen zu können. Hierbei sind insbesondere die Anschlussleitungen hinderlich, die bereits relativ früh am Montageprozess beteiligt sind. Auf diese Weise sind vor allem
Handhabungsschritte kompliziert und fehleranfällig. Zur Erhöhung der
Wirtschaftlichkeit ist es auch erforderlich möglichst viele standardisierte Gleichteile verwenden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es bei einem gattungsgemäßen Kommutatormotor für eine einfache und zuverlässige Montage und für eine hohe Variabilität bei
geringstmöglichem Änderungsaufwand zu sorgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Vorrichtungsanspruchsl und des Verfahrensanspruchs 31 gelöst. Es ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (9) durch ein erstes Leitblech (10) mit einer ersten flexiblen Anschlussleitung (17) und durch ein zweites Leitblech (11 ) mit einer zweiten flexiblen Anschlussleitung (17) elektrisch verbunden ist. Durch diesen Aufbau ist es möglich die flexiblen Anschlussleitungen (17) erst am Ende des Herstellungsprozesses zu montieren. Somit müssen die Anschlussleitungen (17) nicht durch den kompletten Fertigungsprozess durchgeschleust werden, wodurch die Handhabung erschwert wäre.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen näher erläutert. Die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw.
11 ) ist als Steckverbindung ausgebildet. Auf diese Weise ist die Leiterplatte (9) durch einen einfachen Fügevorgang zu montieren.
Entsprechend ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindung zwischen einem Leitblech (10 bzw. 11 ) und einer Anschlussleitung (17) als Steckverbindung ausgebildet ist. Diese Art der Verbindung erleichtert die Montage der
Anschlussleitung (17).
Der Steckvorgang wird weiter erleichtert, wenn für die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw. 11 ) zumindest ein
Federkontakt (52) vorgesehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Federkontakt (52) Teil der Leiterplatte (9) ist.
In diesem Fall ist eine besonders zuverlässige Montage gegeben. Der Federkontakt (52) kann z. B. vorab mit der Leiterplatte (9) verlötet oder in die Leiterplatte
eingepresst sein.
Alternativ kann die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw. 11 ) durch einen Klemmkontakt (14) hergestellt sein, welcher Teil des oder der Leitbleche (10, 11 ) ist. Derartige Verbindungen sind zuverlässig und einfach zu realisieren.
Vorteilhaft ist es, die Anschlussleitungen in einer im Wesentlichen achsparallelen Richtung durch das Gehäuse (2) zu führen und in die oder auf die Leitbleche (10, 11 ) zu stecken. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise ohne radiale
Erweiterungen für einen Anschlussstecker. Als Steckkontakt eignet sich ein Anschlusspin besonders gut, welcher mit einem Leitblech (10, 11 ) einstückig ist. Der Anschlusspin ist dabei so angeordnet, dass er mit einer axialen Gehäusedurchführung (20) im Lagerschild korrespondiert. Dadurch ist eine nachträgliche Montage der Anschlussleitung von außen direkt auf den Anschlusspin möglich.
Weiter ist vorgesehen, dass die Leitbleche (10, 11 ) elektrisch mittelbar oder unmittelbar mit jeweils einer Bürste (8) verbunden sind. Auch hierfür eignet sich ein mit dem Leitblech einstückiger Kontaktbereich.
Um Kurzschlüsse, durch Kohlestaub zu verhindern, sind die Bürsten (8) axial auf einer ersten Seite einer Trennwand (43) der Bürstentragplatte (7) und die Leiterplatte (9) axial auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite der Bürstentragplatte
angeordnet.
Damit die Leitbleche (10, 11 ) mechanisch sicher gehalten sind, ist vorgesehen, dass sie durch Klemmen, mit Hilfe von Rastnasen, durch Warmverpressen, durch
Ultraschallschweißen oder durch Umspritzen mit Kunststoff in der Bürstentragplatte (7) fixiert sind.
Zweckmäßigerweise werden die Entstördrosseln (12) mit den Bürsten (8) auf derselben Seite der Trennwand (43) angeordnet, wobei die Enden jeder
Entstördrossel (12) einerseits mit einem Leitblech (10 oder 11 ) und andererseits mit einer Kohlelitze (13) verbunden, insbesondere verschweißt sind.
In einigen Anwendungsfällen kann auch auf Entstördrosseln verzichtet werden, dann sind die Kohlelitzen (13) direkt mit dem Leitblech (10, 11 ) verbunden, insbesondere verschweißt.
Alternativ zum Schweißprozess kann das Ende einer Entstördrossel (12) auch mit Hilfe eines in ein Leitblech (10) integrierten Schneidklemmkontakts unmittelbar mit dem jeweiligen Leitblech (10 bzw. 11 ) kontaktiert sein. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Leitblech (10) einen Klemmkontakt (14) zur elektrischen und mechanischen Aufnahme der Leiterplatte (9) aufweist. Die Steifigkeit dieses Klemmkontakts (14) kann durch Längsschlitze (29) beiderseits des Kontaktbereichs herabgesetzt werden.
Zur einfacheren Kontaktierung der Leitbleche (10, 11 ) mit den Entstördrosseln (12) sind die Leitbleche mit Schweißbereichen (16) einstückig ausgebildet. Die
Schweißbereiche (16) sind in hierfür vorgesehenen Vertiefungen in der
Bürstentragplatte (7) fixiert.
Sinnvollerweise sind bei dem erfindungsgemäßen Kommutatormotor zwei Leitbleche (10, 11 ) mit der Leiterplatte (9) elektrisch verbunden, wobei jedes Leitblech (10, 11 ) zusätzlich einen Anschlusspin (15) zur Kontaktierung einer Anschlussleitung (17) und einen Kontakt zur mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktierung einer Bürste (8) hat.
Zur Verbesserung der Entstörwirkung ist die Leiterplatte (9) über einen Massekontakt (18) mit dem Gehäuse (2), insbesondere einem Lagerschild (19) elektrisch
verbunden.
Um einen kompakten Aufbau zu erhalten ist vorgesehen, den Lagerschild (19) mit Gehäusedurchführungen (20) zur Durchführung der Anschlussleitung (17) zu versehen.
Damit das Gehäuse (2) im Anschlussbereich gut abgedichtet ist, sind um jede Anschlussleitung (17) Gummitüllen (44) montiert, welche die
Gehäusedurchführungen (20) feuchtigkeitsdicht verschließen.
Jede Gummitülle (44) ist mit Hilfe einer Crimpverbindung mit der zugeordneten Anschlussleitung (17) verbunden. Die Crimpverbindung ist mit einem Steckkontakt (47) einstückig.
Schließlich ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (9) in einem Aufnahmeschacht (24) der Bürstentragplatte angeordnet ist. Die Leiterplatte (9) ist eine SMD-Leiterplatte und trägt Entstörbauelemente, vorzugsweise Kondensatoren und evtl einen PTC- Widerstand.
In Weiterbildung der Erfindung ist in der Bürstentragplatte (7) ein Zusatzschacht (49) zur Aufnahme eines Thermoschutzelements (48) vorhanden.
Der Zusatzschacht (49) und der Aufnahmeschacht (24) sind in Bezug auf die
Rotorachse auf im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten der Bürstentraglatte (7) angeordnet. Auf diese Weise wird eine optimalere Bauraumausnutzung erreicht.
Der Zusatzschacht (49) dient zur Aufnahme einer Zusatzleiterplatte (50), welche mit einem Thermoschutzelement (48) bestückt ist
Alternativ ist der Zusatzschacht (49) auch zur Aufnahme eines bedrahteten
Thermoschutzelements geeignet.
Als Thermoschutzelement kann beispielhaft ein PTC-Bauelement, ein NTC- Bauelement oder ein Thermoschalter vorgesehen sein.
Im Übrigen ist vorgesehen, dass der Lagerschild (19) eine radial nach außen offene Aussparung (51 ) aufweist, welche bei einem radialen Kabelabgang zumindest eine Anschlussleitung (17) aufnehmen kann. Diese Geometrie ermöglicht es den
Kommutatormotor stirnseitig zu montieren und die Anschlussleitungen radial aus dem Gehäuse herauszuführen, ohne eine alternative Lagerschildversion zu benötigen. Hierdurch wird die Teileanzahl in einem Motorbaukasten verringert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Motorstrom ausschließlich über die Leitbleche (10, 11 ) und nicht über die Leiterplatte (9) geführt. Hierdurch wird die Leiterplatte (9) nicht unnötig erwärmt und das EMV- Verhalten wird verbessert.
Die Erfindung wird auch durch den Verfahrensanspruch 19 gelöst, wobei folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen werden: a) Bereitstellen eines vormontierten Permanentmagnetstators, eines vormontierten bewickelten Rotors (5) einer vormontieren Bürstentragplatte (7) mit Leitblechen (10, 11 ), einem Lagerschild (19) und Anschlussleitungen (17); b) Einlegen des Lagerschilds in eine
Montageeinrichtung; c) Montage der Bürstentragplatte auf den Lagerschild (19); d) Fügen des Rotors in den Lagerschild (19); e) Montage des Stators und Verschließen des Gehäuses; f) Montage der Anschlussleitungen (17) auf Anschlusspins (15) der Leitbleche (10, 11 ) durch die Gehäusedurchführungen (20) des Lagerschilds (19), g) End-of-Line Test. Durch diese Montagereihenfolge ist während des gesamten Montageprozesses auch bei langen Anschlussleitungen eine einfache Flandhabung gewährleistet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ansicht einer Bürstentragplatte,
Fig. 2 ein Leitblech,
Fig. 3 eine zweite Ansicht der Bürstentragplatte, Fig. 4 eine dritte Ansicht der Bürstentragplatte,
Fig. 5a eine Leiterplatte,
Fig. 5b eine alternative Leiterplatte,
Fig. 6 eine vierte Ansicht der Bürstentragplatte,
Fig. 7 eine erste Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung, Fig. 8 eine zweite Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung,
Fig. 9 eine dritte Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung
Fig. 10 eine Ansicht des Kommutatormotors Fig. 11 eine Detailansicht von Gehäusedurchführungen
Fig. 12 Anschlussleitungen,
Fig. 13 Anschlussleitungen mit montiertem Leitblech,
Fig. 14 eine erste EMV-Entstörschaltung, Fig. 15 eine zweite EMV-Entstörschaltung und
Fig. 16 eine Variante zur zweiten EMV-Entstörschaltung.
Fig. 1 zeigt eine erste Ansicht mit einer ersten Montageseite 21 einer
Bürstentragplatte 7, mit einem Aufnahmeschacht 24 zur Aufnahme einer Leiterplatte 9, Vertiefungen 23, zur Aufnahme von Schweißbereichen 16, welche einstückiger Bestandteil jeweils eines Leitblechs 10 sind und zur Kontaktierung von
Entstördrosseln (hier nicht dargestellt) dienen und einem Massekontakt 18, welcher einen Klemmbereich 25 aufweist, welcher auf die Leiterplatte 9 aufgesteckt ist und damit elektrisch kontaktiert. Der Massekontakt 18 weist einen Kontaktring 26 auf, welcher als Kontaktfläche zur Kontaktierung eines Lagerschilds dient. Der
Innenbereich 36 des Kontaktrings 26 dient als Aufnahmebereich für eine
Befestigungsschraube. Die Bürstentragplatte 7 weist im Übrigen einen zentralen Durchgang 35 zur Aufnahme einer Rotorwelle, insbesondere eines Kommutators (hier nicht dargestellt) auf. Die Hauptebene der Bürstentragplatte bildet eine
Trennwand 43, welche die Leiterplatte 9 von Bürsten trennt.
Fig. 2 zeigt ein Leitblech 10, welches einen Klemmkontakt 14, einen Anschlusspin 15 und einen Verbindungsbereich 27 zu einem Schweißbereich (hier nicht dargestellt) aufweist. Der Klemmkontakt 14, der Anschlusspin 15, und der Verbindungsbereich 27 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Der Klemmkontakt 14 ist mit Widerhaken 28 für die Verklemmung in der Bürstentragplatte versehen. Um die Nachgiebigkeit des Klemmkontakts 14 zu erhöhen sind Längsschlitze 29 im Leitblech 10 vorgesehen. Der Anschlusspin 15 dient zur Kontaktierung mit einem von außen zu montierenden Litzenleiter mit Kontaktelement (siehe Fig. 13).
Fig. 3 zeigt eine zweite Ansicht mit einer zweiten Montageseite 22 der
Bürstentragplatte 7, mit Bürstenschächten 30, in welchen Bürsten 8 beweglich aufgenommen sind und mittels Bürstenfedern 31 gegen einen Kommutator (hier nicht dargestellt) angedrückt werden können. Der Kommutator ist im montierten Zustand im zentralen Durchgang 35 angeordnet. Die Bürstenfedern 31 weisen einen trommelförmigen Bereich 32 auf, welcher auf Aufnahmezapfen 33 aufgenommen ist. Die Aufnahmezapfen 33 weisen Schlitze 34 auf, in welche jeweils ein Endabschnitt der Bürstenfedern 31 eingreift. Jeder Bürste 8 ist ein Bürstenzopf 37 zugeordnet, welcher eine mittelbare elektrische Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und der Bürste 8 herstellt. Ein erstes Ende des Bürstenzopfs 37 ist fest mit der Bürste 8 verbunden, das zweite Ende ist mit dem Leitblech 10 verschweißt.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Bürstentragplatte 7a, mit einem zentralen Durchgang 35b, Bürstenschächten 30a, Bürsten 8a, Bürstenzöpfen 37a, Leitblechen 10a, Bürstenfedern 31 a mit einem trommelförmigen Bereich 32a, Aufnahmezapfen 33a für die Bürstenfedern 31 a mit Schlitzen 34a zur Aufnahme eines Endabschnitts der Bürstenfedern 31 , Entstördrosseln 12a, welche in zylindrischen Drosselaufnahmen 40a aufgenommen sind. Ein erstes Drosselende 38a ist mit dem Leitblech 10a verschweißt, ein zweites Drosselende 39a ist mit dem Bürstenzopf 37a verschweißt. Alternativ ist hier auch eine Crimpverbindung einsetzbar (nicht dargestellt).
Fig. 5a zeigt eine Leiterplatte 9, mit SMD-Bauteilen 41. An zwei Eckbereichen sind Ausklinkungen 42 vorhanden, um die Leiterplatte 9 an den Aufnahmeschacht der Bürstentragplatte anzupassen. Die Leiterplatte weist in ihren Randbereichen
Kontaktflächen auf (hier nicht dargestellt), an welchen die Leiterplatte 9 mit dem Klemmkontakt 14 zweier Leitbleche 10 (siehe Fig. 2, 7, 8 und 9) gefügt ist.
Fig. 5b zeigt eine alternative Leiterplatte 9d, mit SMD-Bauteilen 41 d und
Federkontakten 52d. Die Federkontakte 52d sind auf der Leiterplatte aufgelötet und dienen als Kontaktstellen für Leitbleche und einen Massekontakt. Eine Ausklinkung 42d dient zur Anpassung an einen Aufnahmeschacht einer Bürstentragplatte. Die Leitbleche weisen als Gegenkontakt ebene Kontaktflächen auf (nicht dargestellt).
Fig. 6 zeigt eine vierte Ansicht der Bürstentragplatte 7b, mit einer Variante bezüglich der Kontaktierung der Leiterplatte 9b. Weiter sind eine Bürste 8b, Leitbleche 10b, mit Schweißbereichen 16b, ein Aufnahmeschacht 24b für die Leiterplatte 9b, ein zentraler Durchgang 35b und ein Erdungskontakt 18b erkennbar. Ein Zusatzschacht 49b ist lediglich als gestrichelte Linie angedeutet. Fig. 7 zeigt eine erste Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung, mit der mit SMD- Bauteilen 41 bestückten Leiterplatte 9 und den Leitblechen 10, 11. Die Leiterplatte 9 ist in Klemmkontakten 14 der Leitbleche 9 eingepresst. Die Verbindung der
Leitbleche 10 und 11 mit der Leiterplatte 9 ist durch Klemmkontakte 14 hergestellt. Fig. 8 zeigt eine zweite Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung, mit der mit SMD- Bauteilen 41 bestückten Leiterplatte 9, den Leitblechen 10, 11 und einem
zusätzlichen Massekontakt 18, der an der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 9 mit dieser kontaktiert ist. Der Massekontakt 18 hat einen Klemmkontakt und ein rechtwinklig dazu angeordnetes ringsegmentartiges Kontaktring 26. Der
Innenbereich 36 des Kontaktrings 26 dient als Schraubendurchführung. Weiter sind Kontaktpins 15 dargestellt, die im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte 9
ausgerichtet sind. Die elektrische Verbindung der Leitbleche 10 und 11 mit der Leiterplatte 9 ist auch hier durch Klemmkontakte 14 hergestellt. Fig. 9 zeigt eine dritte Anordnung einer Leiterplattenkontaktierung, wobei ein
Leitblech zweiteilig ausgebildet ist und aus einem ersten Teilleitblech 45 und einem zweiten Teilleitblech 46 besteht. Das erste Teilleitblech hat einen Schweißbereich 16c und einen Klemmkontakt 14d. Das zweite Teilleitblech 46 hat einen
Anschlusspin 15c und einen Klemmkontakt 14c. Die beiden Teilleitbleche sind auf gegenüberliegenden Rändern der Leiterplatte 9c montiert. Das zweite Leitblech 11 entspricht den Ausführungen aus Fig. 7 und 8, ebenso der Erdungskontakt 18. Die Ausführung gemäß Fig. 9 ist für eine alternative Leiterplatte mit zusätzlichem PTC- Widerstand vorgesehen (siehe hierzu Fig. 15). Fig. 10 zeigt eine Ansicht eines Kommutatormotors 1 , mit einem Lagerschild 19, einem Rotor 5, einer Rotorachse 4, den Anschlussleitungen 17,
Gehäusedurchführungen 20, Aussparungen 51 und einem zylindrischen Gehäuse 2 als Bestandteil eines Permanentmagnetstators 6. Die Aussparungen 51 erlauben einen radialen Abgang der Anschlussleitungen 17, bei Montage des Elektromotors über seiner Stirnfläche, ohne dass die Anschlussleitungen 17 eingeklemmt werden.
Fig. 11 zeigt eine Detailansicht von Gehäusedurchführungen 20 im Lagerschild 19. Innerhalb des Motorgehäuses sind die Leitbleche 10 und 11 mit den Anschlusspins 15 zu erkennen. Die Anschlusspins 15 sind achsparallel ausgerichtet, so dass die Anschlussleitungen entsprechend parallel zur Rotorachse montierbar sind.
Fig. 12 und Fig. 13 zeigen flexible Anschlussleitungen 17 mit Gummitüllen 44 und Steckkontakten 47. Die Gummitüllen 44 sind durch eine Crimpverbindung mit den Anschlussleitungen 17 und den Steckkontakten 47 verbunden.
In Fig. 13 sind Anschlussleitungen 17 und Leitbleche 10, 11 im montierten Zustand dargestellt. Fig. 14 zeigt eine erste EMV-Entstörschaltung, mit einem Kommutator 3, Bürsten 8, Entstördrosseln 12 und einer Leiterplatte 9. Auf der Leiterplatte 9 befinden sich Kondensatoren als SMD-Bauteile 41.
Fig. 15 zeigt eine zweite Entstörschaltung, mit einer alternativen Leiterplatte 9e, bei der zusätzlich ein Thermoschutzelement 48e im Stromkreis integriert ist. Um diese Lösung zu realisieren sind die Leitbleche gemäß Fig. 9 vorgesehen. Das
Thermoschutzelement 48e befindet sich auf einer Zusatzleiterplatte 50e. Die
Verschaltung der beiden Leiterplatten erfolgt innerhalb des Kommutatormotors. Weiter sind SMD-Bauteile 41 e, Bürsten 8e, ein Kommutator 3e und Entstördrosseln 12e bezeichnet.
Fig. 16 zeigt eine Variante zur zweiten Entstörschaltung, mit einer alternativen Leiterplatte 9f, einer Zusatzleiterplatte 50f, SMD-Bauteilen 41f, einem
Thermoschutzelement 48f in Form eines PTC-Widerstands, Bürsten 8f, Entstördrosseln 12f und einem Kommutator 3f. Bei dieser Variante ist die
Verschaltung der Beiden Leiterplatte nicht innerhalb des Kommutators
vorgenommen, sondern Anschlüsse werden durch das Gehäuse nach Außen geführt. Eine Verschaltung der beiden Leiterplatten 9f, 50f kann hierbei außerhalb des Kommutatormotors z. B. in einer Steuerschaltung realisiert sein.
Bezugszeichenliste
Kommutatormotor
Gehäuse
Kommutator
Rotorachse
Rotor
Permanentmagnetstator
Bürstentragplatte
Bürste
Leiterplatte
erstes Leitblech zweites Leitblech
Entstördrossel
Kohlelitze
Klemmkontakt
Anschlusspin
Schweißbereich
Anschlussleitung
Massekontakt
Lagerschild
Gehäusedurchführung erste Montageseite zweite Montageseite
Vertiefung
Aufnahmeschacht
Klemmbereich
Kontaktring
Verbindungsbereich
Widerhaken
Längsschlitz
Bürstenschacht
Bürstenfeder
trommelförmiger Bereich Aufnahmezapfen
Schlitz
zentraler Durchgang
Innenbereich
Bürstenzopf erstes Drosselende zweites Drosselende
Drosselaufnahme
SMD-Bauteil
Ausklinkung
Trennwand
Gummitülle
erstes Teilleitblech zweites Teilleitblech
Steckkontakt
Thermoschutzelement
Zusatzschacht
Zusatzleiterplatte
Aussparung
Federkontakt

Claims

Patentansprüche
1. Kommutatormotor (1 ) mit einem Gehäuse (2), einem eine Wicklung und einen Kommutator (3) tragenden und um eine Rotorachse (4) drehbar gelagerten Rotor (5), einem Permanentmagnetstator (6), einer im Wesentlichen
rechtwinklig zur Rotorachse (4) angeordneten Bürstentrag platte (7) mit
Bürsten (8), welche mit dem Kommutator (3) in Kontakt stehen und einer in der Bürstentragplatte (7) aufgenommenen Leiterplatte (9), wobei die
Leiterplatte (9) durch ein erstes Leitblech (10) mit einer ersten flexiblen
Anschlussleitung (17) und durch ein zweites Leitblech (11 ) mit einer zweiten flexiblen Anschlussleitung (17) elektrisch verbunden ist.
2. Kommutatormotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw. 11 ) eine Steckverbindung ist.
3. Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen einem Leitblech (10 bzw.11 ) und einer Anschlussleitung (17) eine Steckverbindung ist.
4. Kommutatormotor nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw. 11 ) durch zumindest einen Federkontakt (52) hergestellt ist.
5. Kommutatormotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Federkontakt (52) ein Teil der Leiterplatte (9) ist.
6. Kommutatormotor nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (9) und einem Leitblech (10 bzw. 11 ) durch einen Klemmkontakt 14 hergestellt ist, welcher ein Teil des oder der Leitbleche (10, 11 ) ist.
7. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (17) in einer im Wesentlichen achsparallelen Richtung durch das Gehäuse (2) geführt und in die, oder auf die Leitbleche (10, 11 ) gesteckt sind.
8. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (10, 10) jeweils einen
Anschlusspin (15) aufweisen.
9. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (10, 11 ) elektrisch mittelbar oder unmittelbar mit jeweils einer Bürste (8) verbunden sind.
10. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürsten (8) axial auf einer ersten Seite einer Trennwand (43) der Bürstentragplatte (7) angeordnet sind und die Leiterplatte (9) axial auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite der
Bürstentrag platte (7) angeordnet ist.
11.Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (10, 11 ) durch Klemmen mit Hilfe von Rastnasen, durch Warmverpressen, durch Ultraschallschweißen oder durch Umspritzen mit Kunststoff in der Bürstentragplatte (7) fixiert sind.
12. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Entstördrosseln (12) mit den Bürsten (8) auf derselben Seite der Trennwand (43) angeordnet sind, wobei die Enden jeder Entstördrossel (12) einerseits mit einem Leitblech (10 oder 11 ) und
andererseits mit einer Kohlelitze (13) verbunden, insbesondere verschweißt sind.
13. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlelitzen (13) direkt mit dem Leitblech (10) verbunden, insbesondere verschweißt sind.
14. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende einer Entstördrossel (12) mit Hilfe eines in ein Leitblech (10 oder 11 ) integrierten Schneidklemmkontakts unmittelbar mit dem Leitbleche (10 bzw. 11 ) kontaktiert ist.
15. Kommutatormotor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitblech (10 oder 11 ) einen Schweißbereich (16) zur Kontaktierung mit einer Entstördrossel (12) aufweist.
16. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (10) einen Klemmkontakt (14) zur elektrischen und mechanischen Aufnahme der Leiterplatte (9) aufweist.
17. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Leitbleche (10,11 ) mit der Leiterplatte (9) elektrisch verbunden sind, wobei jedes Leitblech (10, 11 ) zusätzlich einen Anschlusspin (15) zur Kontaktierung einer Anschlussleitung (17) und einen Kontakt zur mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktierung einer Bürste (8) aufweist.
18. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (9) über einen Massekontakt (18) mit dem Gehäuse (2), insbesondere einem Lagerschild (19) elektrisch verbunden ist.
19. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (19)
Gehäusedurchführungen (20) zur Durchführung jeweils einer Anschlussleitung (17) aufweist.
20. Kommutatormotor nach zumindest einem vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (17) mit mindestens einer Gummitülle (44) bestückt ist.
21.Kommutatormotor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Gummitülle (44) durch eine Crimpverbindung mit der Anschlussleitung (17) verbunden ist.
22. Kommutatormotor nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Crimpverbindung mit einem Steckkontakt (47) einstückig ist.
23. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (9) in einem
Aufnahmeschacht (24) angeordnet ist.
24. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bürstentragplatte (7) ein
Zusatzschacht (49) zur Aufnahme eines Thermoschutzelements vorhanden ist.
25. Kommutatormotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeschacht (24) und der Zusatzschacht (49) in Bezug auf die
Motorachse auf im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten der
Bürstentragplatte (7) angeordnet sind.
26. Kommutatormotor nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzschacht (49) zur Aufnahme einer Zusatzleiterplatte (50) dient, welche mit einem Thermoschutzelement (48) bestückt ist.
27. Kommutatormotor nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Zusatzschacht (49) zur Aufnahme eines bedrahteten
Thermoschutzelements (48) vorgesehen ist.
28. Kommutatormotor nach Anspruch 24, 25, 26 oder 27, dadurch
gekennzeichnet, dass als Thermoschutzelement (48) ein PTC-Bauelement, ein NTC-Bauelement oder ein Thermoschalter vorgesehen ist.
29. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (19) eine radial nach außen offene Aussparung (51 ) aufweist, welche bei einem radialen Kabelabgang zumindest eine Anschlussleitung (17) aufnehmen kann.
30. Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom ausschließlich über die Leitbleche (10, 11 ) und nicht über die Leiterplatte (9) geführt wird.
31.Verfahren zur Herstellung eines Kommutatormotors mit einem Gehäuse (2), einem eine Wicklung und einen Kommutator (3) tragenden und um eine Rotorachse (4) drehbar gelagerten Rotor (5), einem Permanentmagnetstator (6), einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Rotorachse (4) angeordneten Bürstentrag platte (7) mit Bürsten (8), welche mit dem Kommutator (3) in Kontakt stehen und einer in der Bürstentragplatte (7) aufgenommenen
Leiterplatte (9), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines vormontierten Permanentmagnetstators (6), eines vormontierten bewickelten Rotors (5) einer vormontieren Bürstentragplatte (7) mit Leitblechen (10, 11 ), einem Lagerschild (19) und Anschlussleitungen (17); b) Einlegen des Lagerschilds in eine Montageeinrichtung; c) Montage der
Bürstentragplatte auf den Lagerschild (19); d) Fügen des Rotors in den Lagerschild (19); e) Montage des Permanentmagnetstators (6) und
Verschließen des Gehäuses; f) Montage der Anschlussleitungen (17) auf Anschlusspins (15) der Leitbleche (10, 11 ) durch die Gehäusedurchführungen (20) des Lagerschilds (19), g) End-of-Line Test.
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