DE10042508A1

DE10042508A1 - Bauteil, insbesondere Bürstenhalter, für eine elektrische Maschine bzw. Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils

Info

Publication number: DE10042508A1
Application number: DE10042508A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lott; Dieter Fornoff; Werner Dilger; Christian Meyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-21
Also published as: WO2002019500A1; AU2001279568A1

Abstract

Ein Bauteil für eine elektrische Maschine, die zumindest eine elektrische Leiterbahn und zumindest ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung aufweist, wird nach dem Stand der Technik so hergestellt, dass das Bauteil hergestellt wird, dann die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung eingesetzt werden und durch Umspritzen an dem Bauteil befestigt werden. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßes Bauteil (1) bzw. Herstellungsverfahren für ein Bauteil (1) mit einer elektrischen Leiterbahn (5) und mit zumindest einem Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) für eine elektrische Maschine reduziert die Anzahl der Herstellungsschritte und führt erfindungsgemäß zu einem verbesserten Betriebsverhalten, indem zuerst die Leiterbahn (5) mit dem Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) verbunden und dann umspritzt und so das Bauteil (1) hergestellt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Bauteil, insbesondere einem Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, insbesondere einen elektrischen Motor, bzw. von einem Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11.

Aus der DE 197 10 015 A1 ist in Form eines Bürstenhalters ein Bauteil eines elektrischen Motors bekannt, bei dem eine Leiterplatte an ein eingespritztes Bauteil angelötet wird. Dabei werden Kontakte, Versorgungs- und Signalleitungen für die Leiterplatte in den Bürstenhaltergrundkörper mit eingespritzt. Bei einer anderen Fertigungsmethode muss das Bauteil vorab vorhanden sein (Vorspritzling), in das dann die zu montierenden Teile eingesetzt und dann umspritzt werden. Es gibt also den Herstellungsschritt für das Bauteil, den Herstellungsschritt zum Einsetzen weiterer Teile in dieses Bauteil und nochmaliges Umspritzen der montierten Teile, um die Teile in dem Bauteil zu befestigen. Dies bedeutet jedoch einen höheren Fertigungsaufwand. Ausserdem kann sich die Nahtstelle zwischen dem Bauteil und dem eingespritzten Montageteil, die beim Nachspritzen entsteht, während eines Betriebs des Bauteils wieder lösen. Auch wird beim Einspritzen eines Teils in das Bauteil das Bauteil wieder erwärmt, so dass es, wenn es aus Kunststoff besteht, leicht aus der Form geraten kann.

Aus der DE 197 27 164 A1 ist ein elektrischer Antriebsmotor bekannt, bei dem eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte in einer Vergussmasse eingebettet ist. Auch dies bedeutet einen zusätzlichen Herstellungsschritt. Weiterhin ist eine Vergussmasse oft nicht einsetzbar bei höheren Betriebstemperaturen des Bauteils bzw. die Nahtstelle zwischen dem Verguss und dem Bauteil kann sich während des Betriebes speziell bei höheren Temperaturen und/oder mechanischen Bewegung wieder leicht lösen.

Aus der EP 0 797 859 B1 bzw. US-PS 5,973,433 ist ein Bürstenhalter bekannt, in dem Leiterbahnen eingespritzt sind. Weitere Bauteile wie Bürstenköcher werden in einem weiteren Arbeitsschritt montiert und befestigt.

Aus der DE 27 02 404 A1 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem eine Entstördrossel umspritzt ist, um die Entstördrossel flüssigkeitsdicht zu umschliessen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemässe Bauteil für eine elektrische Maschine bzw. das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 hat dem gegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein Bauteil, insbesondere ein Bürstenhalter, für eine elektrische Maschine vereinfacht hergestellt werden kann und verbesserte Betriebseigenschaften hat. So besteht insbesondere eine erhöhte Festigkeit im Bauteil integrierter Elemente gegen Beschädigungen durch Schwingungen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 bzw. 12 bis 20 aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Bauteils bzw. des im Anspruch 11 genannten Verfahrens möglich.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Bauteils ergibt sich durch das Ein- oder Umspritzen von Stanzgitters, da diese starre Gebilde darstellen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Bauteils ergibt sich durch das Ein- oder Umspritzen von Steckkontakten, da dadurch eine äussere Strom/Spannungsversorgung gewährleistet ist.

Die zumindest eine Leiterbahn kann auf vorteilhafte Weise mit einer Steuerungselektronik, einer Elektronikplatine, oder einer Entstördrossel elektrisch verbunden und umspritzt sein, weil dadurch ein Herstellungsschritt entfällt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in das Bauteil ein Lager oder zumindest ein Bürstenköcher eingespritzt und dadurch positionsgenau und toleranzminimiert gehalten wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilausschnitt eines erfindungsgemässen Bauteils für eine elektrische Maschine,

Fig. 2 einen weiteren Teilausschnitt eines erfindungsgemässen Bauteils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 1 für eine elektrische Maschine, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Bürstenhalter 1 ist. Ebenso kann das Bauteil 1 ein Lagerschild sein. Der Bürstenhalter 1 kann auch gleichzeitig das Lagerschild für eine elektrische Maschine bilden, d. h. in diesem Falle beinhaltet es als zumindest ein Montageteil bspw. zumindest ein Lager 2 zur Lagerung einer sich drehenden Welle (nicht gezeigt). Das Lager 2 kann auch in dem Bürstenhalter 1 integriert sein. Weitere Anwendungsbeispiele sind denkbar. Ein solcher Bürstenhalter 1 kann für eine elektrische Maschine, z. B. für einen elektrischen Motor oder für einen elektrischen Generator, verwendet werden.

Der Bürstenhalter 1 weist zumindest eine Leiterbahn 5 auf, die eine elektrische Stromversorgung von einem äusseren Stecker zu der zumindest einen Kohlenbürste 8, die in einem. Bürstenköcher 9 angeordnet ist, gewährleistet.

Wenn eine Entstörung notwendig ist, kann zwischen der Leiterbahn 5 und der Kohlenbürste 8 zumindest ein Entstörelement, beispielsweise zumindest eine Entstördrossel 11 als ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung angeordnet sein.

Ebenfalls als Leiterbahn 5 können Kabel verwendet werden. Die Leiterbahn 5 kann beispielsweise auch durch ein Stanzgitter 5 oder durch zumindest einen Steckkontakt 18, der mit zumindest einem Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung verknüpft wird, gebildet werden. Die Steckkontakte 18 dienen zum Anschluss an eine äussere Strom/Spannungsversorgung und sind an dem Bauteil 4 von aussen zugänglich.

In einem ersten Herstellungsschritt für das Bauteil 1 wird das Stanzgitter 5 bspw. mit der zumindest einen Entstördrossel 11 an einer Kontaktstelle 10 elektrisch verbunden, dann die Entstördrossel 11 über eine Bürstenlitze 12 an einer Kontaktstelle 13 mit zumindest einer Kohlebürste 8 elektrisch verbunden, eventuell werden weitere Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung an das Stanzgitter 5 angeschlossen. Dann wird dies und eventuell weitere Montageteile wie das Lager 2 oder der Bürstenköcher 9 in ein Werkzeug eingelegt und in diesem Werkzeug in einem weiteren Herstellungsschritt zumindest teilweise, bspw. mit Kunststoff umspritzt, wodurch das Stanzgitter 5 und die Entstördrossel 11 bspw. auch mit den Kontaktstellen 10, 13 sowie anderen am Stanzgitter 5 vorgesehenen Kontaktstellen durch die Umspritzung gehalten sind. Durch den Spritzvorgang wird das Bauteil 1 gebildet. Die Montageteile 2, 9 können auch in einem zweiten Herstellungsschritt in das Bauteil 1 eingespritzt erden. In einem Bereich, in dem während des Betriebs höhere Temperaturen entstehen, wie z. B. um den Bürstenköcher 9, das Lager 2 oder die Entstördrossel 11 kann auch ein hitzebeständigerer Kunststoff in dem Werkzeug in einem zweistufigen Spritzvorgang einspritzt werden. Der Bürstenköcher 9 kann auch durch Kunststoff während des Spritzvorgangs gebildet werden.

Die Kohlebürste 8 kann auch nach dem Spritzvorgang mit der Entstördrossel 11 oder der Leiterbahn 5 elektrisch verbunden werden. Ebenso können ein oder mehrere Hallsensoren bzw. weitere Sensoren in oder an dem Bauteil 1 angeordnet und umspritzt sein.

Beim Umspritzen kann auch eine Keramikmasse verwendet werden, die in einem weiteren Schritt noch aushärtet oder gesintert wird.

Fig. 2 zeigt, wie beispielsweise zusätzlich eine Elektronikplatine 15, also eine Leiterplatte als ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung von dem Material des Bauteils 1 am äusseren Umfang umschlossen, d. h. zumindest teilweise umspritzt ist und so gehalten wird. Das Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 15 kann auch eine Steuerungselektronik 15 sein, die bspw. auf einer Elektronikplatine 15 angeordnet ist und zur Steuerung der elektrischen Maschine dient. Auch die Leiterplatte 15 wird in dem ersten Herstellungsschritt mit der zumindest einen Entstördrossel 11 direkt oder indirekt bspw. über das Stanzgitter 5 elektrisch verbunden und dann in dem weiteren Herstellungsschritt mit dem Material des Bauteils 1 teilweise oder auch vollständig umspritzt, und zwar insbesondere zugleich mit der Entstördrossel 11 und dem Stanzgitter 5 sowie eventuell dem Lager 2 und dem Bürstenköcher 9. Auf der Leiterplatte 15 sind elektrische oder elektronische Bauelemente 14 wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, IC's oder ähnliches angeordnet, die zusammen mit der Leiterplatte 14 beim Umspritzen von dem Material des Bauteils 1 umschlossen werden, wodurch sie in ihrer Lage schwingungsfest und gegen zerstörende Umwelteinflüsse gesichert gehalten werden.

Durch das Umspritzen des Stanzgitters 5 und der Entstördrossel 11 und Leiterplatte 15 bzw. des Lagers 2 und Bürstenköcher 9 werden die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 bzw. die Montageteile 2, 9 in dem Bauteil 1 befestigt. Es ist kein zusätzlicher Herstellungsschritt zur Befestigung der Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 bzw. der Montageteile 2, 9 in dem Bauteil 1 notwendig. Die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 sowie Kontaktstellen 10, 13 werden festgehalten und können während des Betriebs des Bauteils 1 in einer elektrischen Maschine nicht mehr schwingen und Geräusche verursachen, oder zu Kontaktunterbrechungen führen. Ausserdem sind die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 und Kontaktstellen 10, 13 gegen zerstörende Umwelteinflüsse geschützt.

Claims

1. Bauteil, insbesondere Bürstenhalter, für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Motor, mit zumindest einer elektrischen Leiterbahn, die in das Bauteil integriert ist und an die zumindest ein nicht eine elektrische Leiterbahn bildendes Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung elektrisch angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine elektrische Leiterbahn (5) mit dem Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt und so das Bauteil (1) gebildet ist, und
dass das zumindest eine Element zur elektrischen Signalaufbereitung und, -bereitstellung (11, 15) nur durch das Bauteil (1) gehalten ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrische Leiterbahn (5) durch ein Stanzgitter (5) gebildet ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrische Leiterbahn (5) durch zumindest einen Steckkontakt (18) gebildet ist, der zur äusseren Strom/Spannungsversorgung dient.

4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung eine Steuerungselektronik (15) ist.

5. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung eine Elektronikplatine (15) ist.

6. Bauteil flach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung zumindest eine Entstördrossel (11) ist.

7. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauteil (1) zumindest ein Montageteil (2, 9) aufweist, und
dass das zumindest eine Montageteil (2, 9) durch das Material des Bauteils (1) umspritzt ist und durch die Umspritzung gehalten ist.

8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Montageteil zumindest ein Bürstenköcher (9) ist.

9. Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageteil zumindest ein Lager (2) ist.

10. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Kontaktstelle (10, 13) zwischen der zumindest einen elektrischen Leiterbahn (5) und dem zumindest einen Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) durch das Material des Bauteils (1) umspritzt ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Bürstenhalters, für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Motor, das zumindest eine elektrische Leiterbahn hat, die in das Bauteil integriert ist und an die zumindest ein nicht eine Leiterbahn bildendes Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die zumindest eine elektrische Leiterbahn (5) mit dem zumindest einen Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) elektrisch verbunden wird und dann zusammen so durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird, dass die Leiterbahn (5) das Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung (11, 15) durch die Umspritzung gehalten werden und das Bauteil (1) gebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest eine elektrische Leiterbahn (5) ein Stanzgitter (5) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung eine Steuerungselektronik (15) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung eine Elektronikplatine (15) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung zumindest eine Entstördrossel (11) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zumindest ein Montageteil (2, 9) hat und dass das Montageteil (2, 9) durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Montageteil zumindest ein Bürstenköcher (9) dient und durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Montageteil zumindest ein Lager (2) dient und durch das Material des Bauteils (1) zumindest teilweise umspritzt wird.

19. Verfahren nach einem oder mehrerem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spritzen des Bauteils (1) Kunststoff verwendet wird.

20. Verfahren nach einem oder mehrerem der Ansprüche 11 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Bereich des Bauteils (1) ein hitzebeständigerer Kunststoff eingespritzt wird.