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1. WO2011147499 - ELEKTROMOTOR

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Elektromotor

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem elektrisch leitfähigen Motorgehäuse, das einen Stator und einen Rotor sowie einen von einem Bürstensystem beschliffenen Kommutator umschließt und einseitig eine Gehäuseöffnung für eine Motorwelle aufweist.

Insbesondere in Antrieben für Stellelemente eines Kraftfahrzeugs eingesetzte und mit Gleichstrom betriebene Elektromotoren weisen einen mechanischen Kommutator auf, dessen Kommutatorlamellen mit den Ankerwicklungen des Rotors verbunden sind und mit Bürsten eines Bürstensystems einen Schleifkontakt herstellen. Der Kommutator bzw. dessen Lamellen sind mit der Motorwelle drehfest verbunden, so dass infolge einer Rotation der Motorwelle die Ankerwicklungen phasenrichtig über das beschliffene Bürstensystem mit der Spannungsquelle verbunden werden.

Infolge der elektromechanischen Kommutierung entstehen vom Elektromotor erzeugte und in die Umgebung abgestrahlte elektromagnetische Wellen im hochfrequenten Bereich. Dies führt zu Störungen (Funkstörungen) technischer Geräte in der Umgebung des Elektromotors, was der Forderung nach der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) widerspricht, solche elektromagnetischen Störungen zu unterbinden. Um die EMV eines solchen Elektromotors herzustellen, ist es bekannt, das Bürstensystem mit Entstörelementen, insbesondere mit Entstördrosseln und/oder Entstörkondensatoren, auszurüsten. Diese Maßnahmen sind jedoch häufig nicht ausreichend, um eine ausreichende EMV sicherzustellen.

Als weitergehende Entstörmaßnahmen ist es aus der DE 10 2007 058 089 A1 bekannt, die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses mit einer deckelartigen Abschirmung aus einem metallisch leitfähigen Material, beispielsweise einem leitfähigen Kunststoff, zu verschließen. Die deckelartige Abschirmung ist als zusätzliches Bauteil zu dem in das Motorgehäuse eingesetzten Bürstenträger aufwändig

in der Herstellung sowie bei der Montage und erfordert die Bereitstellung eines zusätzlichen Bauraums, was der zunehmenden Verkleinerung derartiger Elektromotoren unerwünscht entgegensteht.

Aus der DE 10 2008 001 047 A1 ist es bekannt, bei einem Elektromotor mit dessen Motorgehäuse ein Trägerelement zu verbinden, dessen Ausnehmungen zur Aufnahme von Entstörelementen im Zuge der Miniaturisierung des Elektromotors nach außerhalb des Motorgehäuses verlagert sind. Die Entstörelemente sind in einen dort vorgesehenen Steckverbinder integriert, während ein Bürstenträger des Trägerelementes lediglich die Bürsten aufnimmt. Das Trägerelement oder Teile desselben weisen ein elektrisch leitfähiges Material auf oder sind ganz oder teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet. Durch die Verlagerung der Entstörelemente nach außerhalb des Motorgehäuses ist das Trägerelement insbesondere im Bereich des Steckverbinders unerwünscht großvolumig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegen elektromagnetische Störungen zuverlässig geschirmten Elektromotor anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Hierzu weist das Bürstensystem des Elektromotors ein die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses verschließendes und aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes topfartiges Trägergehäuse mit einer zentralen Wellenöffnung zur Durchführung der Motorwelle auf. Geeigneterweise umfasst das topfartige Trägergehäuse einen mit der zentralen Wellenöffnung versehenen Topfboden und eine an diesen angeformte umfangsseitig zumindest im Wesentlichen geschlossene Topfwandung auf.

Im Montagezustand liegt die Topfwandung des Trägergehäuses im Bereich der Gehäuseöffnung des Motorgehäuses an der Gehäuseinnenwand an, während der Topfboden die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses praktisch vollständig ab-

deckt. Hierzu überragt der Topfboden geeigneterweise die Topfwandung unter Bildung eines Stützkragens, mit dem das Trägergehäuse auf dem Öffnungsrand der Gehäuseöffnung aufliegt bzw. am Öffnungsrand des Motorgehäuses anliegt und mit diesem geeigneterweise fluchtet.

Im Montagezustand ragt somit die Topf- bzw. Gehäusewandung des leitfähigen Trägergehäuses in das Motorgehäuse hinein, während der Trägergehäuseboden bzw. Topfboden die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses unter Bildung lediglich der zentralen Wellenöffnung für die Motorwelle abdeckt. Die zentrale Wellenöffnung ist dabei hinsichtlich deren lichte Weite (Innen- oder Öffnungsdurchmesser) derart bemessen, dass die Motorwelle mit geringstmöglichem Spiel bzw. Ringspalt die Wellenöffnung durchsetzt. Das mit dessen Gehäusewandung im Motorgehäuse einliegende Trägergehäuse weist zweckmäßigerweise eine die Wellenöffnung umschließende Gehäusemanschette auf, die sich vom Gehäuseboden des Trägergehäuses geeigneterweise sowohl in das Motorgehäuse hinein als auch auf der gegenüber liegenden Bodenseite nach außen erstreckt.

Zwischen dieser Öffnungsmanschette und der am Motorgehäuse geeigneterweise formschlüssig anliegenden Gehäusewandung des Trägergehäuses ist ein zumindest geringfügiger Aufnahmerahm zur Aufnahme von Entstörelementen und Anschlusskontakten gebildet. In diesem Bereich des Trägergehäuses sind eine Anzahl von Gehäusekonturen zur Aufnahme bzw. Halterung der Entstörelemente sowie in die Wellenöffnung mündende Gehäusetaschen für die Bürsten des Bürstensystems eingeformt. Zudem sind in diesen ringförmigen Gehäuseraum des Trägergehäuses Stecksockel zum Einpressen, Eindrücken und/oder Durchstecken von Motor- und/oder Anschlußkontakten zur Kontaktierung der Entstörelemente eingeformt. Weitere Kontaktelemente zur Kontaktierung der Entstörelemente, insbesondere der Entstörkondensatoren, mit dem metallischen Motorgehäuse an dessen Gehäuseinnenwandung sind geeigneterweise auf die Gehäusewandung des Trägergehäuses aufgesteckt, insbesondere aufgeklemmt oder aufgerastet.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist an dem Trägergehäuse ein ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehendes Steckkontaktgehäuse als Steckverbinder für die Motorkontaktierung sowie eine gegebenenfalls vorhandene Signal-und/oder Steuerelektronik gehalten. Das Steckkontaktgehäuse trägt - gegebenenfalls zusätzlich zu vorhandene Signal- bzw. Steuerkontakten - die Motoranschlusskontakte, die ihrerseits über die innerhalb des Trägergehäuses - und dort im Bereich um die Wellendurchführung für die Motorwelle - angeordneten

Entstörelemente mit den Bürsten des Bürstensystems elektrisch leitend verbunden sind. Der dadurch gebildete Steckverbinder ist besonders Raum sparend und liegt hierzu geeigneterweise unmittelbar am Motorgehäuse an, überragt dieses mithin nur entsprechend geringfügig.

Zur Halterung des Trägergehäuses am Motorgehäuse sind an das Trägergehäuse geeigneterweise an diagonal gegenüberliegenden Gehäuseseiten zwei Rastelemente angeformt. Diese verrasten im Montagezustand mit korrespondierenden Rastkonturen des Motorgehäuses. Zusätzlich zu diesen Rastkonturen sind an das Motorgehäuse geeigneterweise im Bereich dessen Gehäuseöffnung eine Anzahl von Haltelaschen, vorzugsweise zwei wiederum diagonal gegenüberliegende Haltelaschen angeformt. Diese ragen ebenso wie die Rastkonturen zweckmäßigerweise radial über die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses hinaus. Die Haltelaschen dienen zur Befestigung des Motorgehäuses mit einem insbesondere aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuse, beispielsweise eines Schneckengetriebes. Ein in dem Getriebegehäuse gelagertes Schneckenrad kämmt mit einer Schnecke, die am dem Rotor gegenüberliegenden getriebeseitigen Wellenende der Motorwelle getragen ist, die über die Wellenöffnung des Trägergehäuses aus dem Motorgehäuse heraus und in das Getriebegehäuse hinein ragt.

Als elektrisch leitfähiger Kunststoff ist geeigneterweise sowohl für das Trägergehäuse als auch für das Steckkontaktgehäuse des Steckverbinders ein leitfähiges Polymer vorgesehen. Durch entsprechende Dotierung des Polymers kann die elektrische Leitfähigkeit des verwendeten Kunststoffs eingestellt werden, insbesondere derart, dass das Trägergehäuse bzw. Steckkontaktgehäuse zwar ho-chohmig, beispielsweise im Bereich von 100 Ohm, jedoch für eine ausreichende Schirmung hochfrequenter Störstrahlung ausreichend leitfähig ist. Das in das metallische Motorgehäuse eingesetzte, zumindest geringfügig elektrisch leitfähige Trägergehäuse ermöglicht eine zuverlässige Schirmung des Elektromotors und somit dessen geforderte elektromagnetische Verträglichkeit in einfacher, zuverlässiger und besonders kompakter Bauweise.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt einen EMV-geschirmten Elektromotor mit in dessen

Motorgehäuse eingesetztem Trägergehäuse,

Fig. 2 den Elektromotor gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht,

Fig. 3 den Elektromotor gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Stirnansicht auf das Trägergehäuse,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung das Trägergehäuse in einer boden- seitigen Draufsicht und

Fig. 5 das Trägergehäuse gemäß Fig. 4 in einer Gehäuseinnenansicht mit eingesetzten Entstörelementen und Anschlusskontakten.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen praktisch vollständig geschirmten und somit elektromagnetisch verträglichen Elektromotor 1 mit einem beispielsweise im Tiefziehverfahren aus einem Blechmaterial hergestellten metallischen und somit elektrisch leitfähigen Motorgehäuse 2. Innerhalb des Motorgehäuses 2 ist eine den Rotor oder Läufer 3 tragende Motorwelle 4 in einem rotorseitigen Kalottenlager 5 und in einem getriebeseitigen Gleit- oder Sinterlager 6 rotatorisch gelagert. Im Motorgehäuse 2 ortsfest gehaltene Permanentmagnete 7 bilden den Stator des Elektromotors 1. Zwischen dem Rotor 3 und dem Gleitlager 6 ist ein Kommutator 8 mit nicht näher dargestellten Kommutatorlamellen auf der Motorwelle 4 wellenfest angeordnet. Der Kommutator 8 ist mit Kohlebürsten 9 eines im Ausfüh- rungsbeispiel zwei Bürsten 9 umfassenden Bürstensystems beschliffen. Mit den Bürsten 9 sind Entstördrosseln 10 verbunden, die mit in Fig. 1 nicht sichtbaren Motorkontakten 1 1 (Fig. 3 und 4) kontaktiert sind.

Das Bürstensystem 9 ist in einem aus einem leitfähigen Kunststoff bestehenden, topfartigen Trägergehäuse 12 angeordnet, das mit dessen Gehäuse- oder Topfwandung 12a über eine Gehäuseöffnung 13 des Motorgehäuses 2 in dieses formschlüssig eingesetzt ist. Ein Gehäuse- bzw. Topfboden 12b des Trägergehäuses 12 deckt die Gehäuseöffnung 13 des Motorgehäuses 2 praktisch vollständig ab. Hierzu überragt der Gehäuseboden 12b die Gehäuseöffnung 13 des Motorgehäuses 2 mit einem Stützkragen 12c, mit dem das Trägergehäuse 12 auf dem Öffnungsrand 14 des Motorgehäuses 2 aufsitzt.

Auf der dem Trägergehäuse 12 gegenüberliegenden Gehäuseseite des Elektromotors ist das Motorgehäuse 2 unter Bildung eines Lagerschildes 15, in dem das Kalottenlager 5 einliegt und gehalten ist, bodenseitig geschlossen. Im Bereich einer im Trägergehäuse 12 vorgesehenen zentralen Wellenöffnung 16 ist diese von einer über den Gehäuseboden 12b hinausragenden Gehäusemanschette 12d umschlossen. Die Gehäusemanschette 12d ragt auf der Gehäuseinnenseite des Trägergehäuses 12 mit einem entsprechenden Manschettenabschnitt 12e hinein.

Gehäuseaußenseitig ist in die Gehäusemanschette 12d eine Ring-oder Lagernut 17 zur Aufnahme und Halterung des Gleit- bzw. Sinterlagers 6 eingebracht. Die über die zentrale Wellenöffnung 16 aus dem Trägergehäuse 12 bodenseitig herausragende Motorwelle 4 verschließt unter Bildung eines möglichst geringen Ringspalts 18 das Motorgehäuse 2 mit eingesetztem Trägergehäuse 12 möglichst vollständig. Somit ist die entsprechend praktisch vollständig geschlossene, strichliniert angedeutete Abschirmung 19 zur Vermeidung des Austretens elektromagnetischer Strahlungen aus dem Elektromotor 1 und damit eine die EMV gewährleistende Schirmungsfunktion hergestellt.

An das Trägergehäuse 12 ist an gegenüberliegenden Gehäuseseiten jeweils ein Rasthaken 20 angeformt, von denen in Fig. 1 nur ein Rasthaken 20 sichtbar ist, der im dargestellten Montagezustand eine entsprechende Rastkonturen 21 am Öffnungsrand 14 des Motorgehäuses 2 für eine zuverlässige Rastverbindung des Trägergehäuses 12 mit dem Motorgehäuse 2 hintergreifen.

An das Trägergehäuse 12 ist ein Steckkontaktgehäuse 22 angesetzt und mit dem Trägergehäuse 12 fest verbunden. Das Steckkontaktgehäuse trägt die (in Fig. 1 nicht sichtbaren) Motorkontakte 11 (Fig. 4 und 5) sowie weitere Anschlusskontakte 23. Das Steckkontaktgehäuse 22 besteht ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff.

Wellenendseitig trägt die Motorwelle 4 eine Schnecke 24, die in nicht näher dargestellter Art und Weise in ein mit dem Motorgehäuse 2 verbundenes Getriebegehäuse hineinragt und dort mit einem Schneckenrad eines Schneckengetriebes kämmt. Der Elektromotor 1 ist in dieser Ausführungsform für einen Antrieb eines Stellelementes, beispielsweise einen Fensterheber, eine Sitzverstellung, ein Schiebedach oder dergleichen, eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und hierzu besonders geeignet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten den Elektromotor 1 mit mittels des Trägergehäuses 12 verschlossenem Motorgehäuse 2. Erkennbar sind am Öffnungsrand 14 des Motorgehäuses 2 die Rastkonturen 21 , mit denen das Trägergehäuse 12 vermittels deren Rastelementen 20 verrastet. An den Öffnungsrand 14 des Motorgehäuses 2 sind zudem radial abstehende Haltelaschen 25 mit Durchgangsbohrungen 26 angeformt, die zur Schraubverbindung mit dem nicht dargestellten Getriebegehäuse bestimmt sind.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das topfartige Trägergehäuse 12 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten. In Fig. 4 erkennbar ist die bodenseitig erhabene Gehäusemanschette 12d mit einliegendem Gleit- bzw. Sinterlager 6. Zudem sind die aus dem Steckkontaktgehäuse 22 des Steckverbinders 1 1 ,22,23 über die Bodenseite des Trägergehäuses 12 hinaus geführten Motorkontakte 11 erkennbar. Des Weiteren ragen dort die weitere Anschlusskontakte 23 aus dem Trägergehäuse 12 und über das Steckkontaktgehäuse 22 bodenseitig hinaus. Die Motorkontakte 11 sowie die Anschlusskontakte 23 sind über Leitungen 27 untereinander verbunden. Diese Anschlussleitungen 27 gehören zu oder führen zu Entstörelementen in Form der Drosselspulen 10 sowie eines oder zweier Entstörkondensatoren 28 und zu weiteren Kontakten 29. Diese sind an diagonal gegenüberliegenden Gehäuseseiten auf die Topfwandung 12a des Trägergehäuses 12 aufgesetzt und stellen im Montagezustand eine elektrisch leitende Verbindung zum metallischen Motorgehäuse 2 infolge deren kontaktierenden Anlage an der Innenwandung des Motorgehäuses 2 her.

Die in Fig. 5 gezeigte Gehäuseinnenansicht des Trägergehäuses 12 zeigt eine Anzahl von Gehäusekonturen 30 in Form von an den Topfboden 12b angeformten Haltelaschen zur Halterung der Entstördrosseln 10. Zudem sind in das Trägergehäuse 12 gehäuseinnenseitig Gehäusetaschen 31 zur Aufnahme des oder jedes Entstörkondensators 28 eingeformt. Ebenfalls in das Trägergehäuse 12 eingeformte Gehäusetaschen 32 dienen zur Aufnahme der Bürsten 9 des Bürstensystems. Des Weiteren sind in das Trägergehäuse 12 gehäuseinnenseitig Stecksockel 33 zur Durchführung der Motorkontakte in das Trägergehäuse 12 hinein angeformt.

Die Entstörelemente 10,28 sind möglichst Raum sparend und vorzugsweise möglichst symmetrisch zueinander und zur Wellenöffnung 16 innerhalb des Trägergehäuses 12 angeordnet. Die an den Topfboden 12b angeformte und sich axial erstreckende, umfangsseitig geschlossene Topfwandung 12a umschließt unter Bildung einen für die Aufnahme der Entstörelemente 10,28 sowie die Einbringung der Motorkontakte 11 ausreichenden, jedoch möglichst gering bemessenen Aufnahmeraum sowie die Wellenöffnung 16 mit deren in das Trägergehäuse 12 hineinragenden Gehäusemanschette 12d.

Bezugszeichenliste

1 Elektromotor 15 Lagerschild

2 Motorgehäuse 16 Wellenöffnung

3 Rotor 17 Ring-/Lagernut

4 Motorwelle 18 Ringspalt

5 Kalottenlager 19 Abschirmung

6 Gleit- / Sinterlager 20 Rasthaken

7 Permanentmagnet /Stator 21 Rastkontur

8 Kommutator 22 Steckkontaktgehäuse

9 Bürste/Bürstensystem 23 Anschlusskontakt

10 Entstördrossel 24 Schnecke

11 Motorkontakt 25 Haltelasche

12 Trägergehäuse 26 Durchgangsbohrung

12a Gehäuse-/ Topfwandung 27 Leitung

12b Gehäuse-/Topfboden 28 Entstörkondensator

12c Stützkragen 29 Kontakt

12d Gehäusemanschette 30 Gehäusekontur /Haltelasche

12e Manschettenabschnitt 31 Gehäusetasche

13 Gehäuseöffnung 32 Gehäusetasche

14 Öffnungsrand 33 Stecksockel