DE102005043450A1

DE102005043450A1 - Kommutatormotor mit einem elektrisch leitenden Lagerschild

Info

Publication number: DE102005043450A1
Application number: DE102005043450A
Authority: DE
Inventors: Georg Bernreuther
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor, mit einem elektrisch leitenden Lagerschild (2), einem auf einem Bürstenträger (3) angeordneten Leitblech (4) und einem mit dem Leitblech (4) und dem Lagerschild (2) elektrisch verbundenen elektronischen Bauteil (5). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei hohen zu fertigenden Stückzahlen eine sehr geringe Fehlerrate bei einfacher Montage der Bauteile und geringer Teileanzahl zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lagerschild (2) einen Vorsprung (6) aufweist, auf dem sich das Leitblech (4) festklemmt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil (5) und dem Lagerschild (2) hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor, mit einem elektrisch leitenden Lagerschild (2), einem auf einem Bürstenträger (3) angeordneten Leitblech (4) und einem mit dem Leitblech (4) und dem Lagerschild (2) elektrisch verbundenen elektronischen Bauteil (5).

Aus der DE 101 54 673 B4 ist ein gattungsgemäßer Kommutatormotor bekannt, bei dem ein Anschlussdraht eines elektronischen Bauteil direkt mit dem Lagerschild elektrisch verbunden ist. Eine wichtige Verbindungsmethode hierbei ist das Schweißen. Da häufig Leichtmetalllagerschilde und/oder Metealllagerschilde mit gegenüber dem Anschlussdrahtmaterial von elektronischen Bauteilen deutlich niedrigerem Schmelzpunkt verwendet werden, sind Schweißverbindungen in der Regel schwierig herzustellen. Beim Widerstandsschweißen schmilzt in der Regel nur das Lagerschildmaterial vollständig auf. Durch den Druck der Schweißelektroden wird der Anschlussdraht in das Lagerschildmaterial eingedrückt wodurch eine mechanische und elektrische Verbindung herstellbar ist, die aber nur eingeschränkt prozesssicher ist.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei hohen zu fertigenden Stückzahlen eine sehr geringe Fehlerrate zu erreichen, wobei eine einfache Montage der Bauteile gegeben und nur eine geringe Teileanzahl nötig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lagerschild (2) einen Vorsprung (6) aufweist, auf dem sich das Leitblech (4) festklemmt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil (5) und dem Lagerschild (2) hergestellt ist. Die elektrische Verbindung erfolgt also nicht direkt zwischen Anschlussdraht des elektronischen Bauteil und dem Lagerschild, sondern über ein Leitblech, das in vielen Applikationen ohnehin vorhanden ist, wodurch keine zusätzlichen Teile benötigt werden. Das Schweißen von Anschlussdrähten auf Leitblechen ist sehr viel unproblematischer als das Schweißen auf dem Leichtmetalllagerschild, da es sich bei der Materialpaarung um ähnliche oder gleiche Materialien handelt. Die elektrische Verbindung mit dem Lagerschild erfolgt durch Klemmen. Die Prozesssicherheit dieser Verbindungsmethode und die Qualität der elektrischen Verbindung ist ausreichend.

Wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, können Leitbleche auch mit Steckkontakten einstückig ausgebildet sein, so dass weiter die Teileanzahl reduzierbar ist. Durch die unmittelbare Befestigung des Leitblechs am Lagerschild ist hierdurch eine hohe mechanische Festigkeit, wie sie beim Steckvorgang erforderlich ist, gewährleistet.

Als elektronische Bauteile kommen insbesondere Kondensatoren oder Drosselspulen in Betracht, die mit der Motormasse in Form einer Entstörbeschaltung des Kommutatormotors elektrisch zu verbinden sind.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass sich der Vorsprung (6) parallel zur Motorachsrichtung aus der Lagerschildebene erstreckt. Dadurch ist die Fügerichtung bei der Montage den übrigen Fügerichtungen der einzelnen Motorbauteile entprechend und es werden unerwünschte Handhabungsvorgänge bei der Montage eingespart.

Zweckmäßig ist es den Vorsprung zylindrisch auszugestalten und das Leitblech im Verbindungsbereich mit dem Vorsprung (6) mit einem Durchbruch (8) zu versehen, an dessen Innenumfang mehrere Klemmzungen (9) vorspringen, wobei der Durchmesser eines durch die Klemmzungen (9) umschriebenen Kreises geringer ist als der Durchmesser des Vorsprungs (6). Der Durchmesserunterschied bewirkt, dass eine Montage in einer Richtung möglich ist, in der entgegengesetzten Richtung aber zerstörungsfrei keine Demontage oder ein unbeabsichtigtes Lösen erfolgen können. Das führt für die mechanische und elektrische Verbindung zu einer langen Lebensdauer.

Um die Verbindung noch sicherer zu machen wählt man einen ausgeprägten Vorsprung, der sich im montierten Zustand noch deutlich über das Leitblech hinaus erstreckt. Daher ist eine Freisparung im Bürstenträger in Form einer Ausnehmung oder eines Durchbruchs erforderlich, um eine sichere Montage auch unter Toleranzgesichtspunkten sicherzustellen.

Je nach Ausgestaltung und Auslegung kann die elektrische Verbindung zwischen dem Leitblech und dem Lagerschild auch zur mechanischen Befestigung des Bürstenträgers verwendet werden. Dadurch wird entprechender Bauraum für gesonderte Befestigungspunkte eingespart.

Der Bürstenträger (3) kann sowohl ein Formteil aus Kunststoff oder eine ebene Leiterplatte sein. Die genannte Verbindungsmethode lässt sich auf beide Möglichkeiten anwenden.

Das Leitblech kann mit dem Bürstenträger auf unterschiedliche Weise verbunden sein. Eine Möglichkeit besteht darin, dass das Leitblech (4) mit Kunststoffmaterial, das den Bürstenträger (3) bildet, umspritzt ist oder dass das Leitblech (4) mit dem Bürstenträger (3) mechanisch verbunden ist, insbesondere durch Verstemmen, Heißverprägen oder durch Klemmen.

Das Leitblech enthält eine Reihe von Bereichen, die im endmontierten Zustand unterschiedliche Knotenpunkte der Entstörbeschaltung und der Spannungsversorgung des Motors bilden. Dementsprechend müssen vorhandene mechanische Hilfsbrücken nach der Befestigung am Bürstenträger oder nach dem Umspritzen unterbrochen werden um eine funktionsfähige Motorbeschaltung darzustellen.

Zur Spannungsversorgung des Kommutatormotors können Litzen vorgesehen sein, die mit dem Leitblech verschweißt sind. Da der Schweißvorgang jedoch vor der Endmontage durchgeführt werden muss wäre eine elegantere Methode dadurch möglich, dass die Litzen mit Crimpkontakten versehen sind wodurch die Litzen erst nach der Endmontage des Motors aufgesteckt werden können. Dadurch wird vermieden dass die unhandlichen Litzen durch sämtliche Montageprozesse „hindurchgeschleift" werden müssen.

Als alternative Möglichkeit für die Verbindung zwischen Lagerschild und Leitblech wird vorgeschlagen statt eines Vorsprungs am Lagerschild eine Ausnehmung vorzusehen in der sich radial nach außen vorspringende Klemmzungen eines daran adaptierten Leitblechs verkrallen können.

Die Montage von Leitblech, Bürstenträger und des elektronischen Bauteils kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Entweder wird das Leitblech zunächst mit dem Bürstenträger verbunden, das elektronische Bauteil zugeführt und am Leitblech festgeschweißt und anschließend Aufsetzen dieser vormontierten Baugruppe auf den Lagerschild und Festklemmen am Vorsprung oder es wird zuerst der Bürstenträger auf den Lagerschild aufgesetzt dann das Leitblech zugeführt und schließlich das elektronische Bauteil verschweißt.

Falls mehrere Bauteile mit dem Leitblech zu verschweien sind, werden diese vorzugsweise mit nur einer Schweißvorrichtung in einem Arbeitsgang vorzugsweise durch Widerstandsschweißen gefügt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Baugruppe aus Lagerschild und Bürstenträger,
2 eine erste Ausführungsform eines Leitblechs,
3 eine zweite Ausführungsform eines Leitblechs,
4 einen Steckkontakt vor dessen Montage,
5 einen Steckkontakt nach dessen Montage,
6 eine dritte Ausführungsform eines Leitblechs,
7 eine vierte Ausführungsform eines Leitblechs,
8 eine fünfte Ausführungsform eines Leitblechs,
9 ein mit Bauteilen Bestücktes Leitblech,
10 eine Schnittdarstellung eines Lagerschilds mit Bürstenträger, Leitblech und Klemmkontakt,
11 ein Lagerschild mit einer Masseverbindung nach dem Stand der Technik,
12 ein Lagerschild mit einer erfindungsgemäßen Masseverbindung.
1 zeigt eine Baugruppe 1 aus einem Lagerschild 2 und einem am Lagerschild 2 befestigten Bürstenträger 3, wobei der Bürstenträger 3 mit einem Leitblech 4 versehen ist, das einen Durchbruch 8 aufweist an dessen Innenumfang Klemmzungen 9 vorspringen, welche sich an einem Vorsprung 6 des Lagerschildes 2 festkrallen. Der Durchbruch 8 bildet mit seinen Klemmzungen 9 einen Massekontakt 18 und die Klemmzungen 9 des Leitblechs 4 mit dem Vorsprung 6 eine Masseverbindung. Mit dem Leitblech 4 ist ein elektronisches Bauteil 5 an zwei Schweißpunkten befestigt. Die Schweißpunkte sind durch Verbindungsstege 10 des Leitblechs überbrückt, die im Endmontagezustand elektrisch unterbrochen sind. Drosselspulen 12 sind einerseits mit dem Leitblech 4 und andererseits mit Schleifbürsten (nicht dargestellt) elektrisch verbunden, die mit einem Kommutator eines bewickelten Rotors zusammenwirken. Am Leitblech 4 sind Litzen 13 angeschlossen, um die Bürsten an eine elektrische Spannung anzulegen. Die Litzen 13 werden durch eine Tülle 14 geführt.
2 zeigt eine erste Ausführungsform des Leitblechs 4 mit einem einzigen Massekontakt 18, zwei Steckkontakten 7 zur Verbindung mit Versorgungssteckern, die mit dem Leitblech 4 einstückig sind und eine Alternative zu gelöteten oder geschweißten Litzen darstellen, mehrere Verbindungsstege 10, die einzelne Knotenpunkte zunächst verbinden und an Trennstellen 15 elektrisch unterbrechbar sind. Eine Massebrücke 19 verbindet zwei Bereiche des Leitblechs miteinander.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Leitblechs 4, die statt der Massebrücke einen zweiten Massekontakt 18 aufweist.
4 zeigt einen Steckkontakt 7, der hier rechtwinklig aus der Blechebene des Leitblechs 4 abgebogen ist, vor der Montage eines Crimpkontaktes 16. Das Leitblech ist auf dem Bürstenträger 3 montiert und elektrisch mit dem elektronischen Bauteil 5 verbunden.
5 zeigt den Steckkontakt 7 mit dem montierten Crimpkontakt 16. Der Crimpkontakt 16 verbindet eine Litze 13 mit dem Steckkontakt 7 des Leitblechs 4. Das elektronische Bauteil 5 ist in einer Auskehlung 20 des Bürstenträgers 3 aufgenommen.
Eine dritte, vierte und fünfte Ausführungsform des Leitblechs 4 ist in 6, 7 und 8 dargestellt. Hierbei sind die Steckkontakte 7 jeweils rechtwinklig abgebogen.
9 zeigt ein mit elektronischen Bauteilen 5 und Drosselspulen 12 bestücktes Leitblech.
In 10 ist die Masseverbindung zwischen dem Leitblech 4 und dem Lagerschild 3 im Schnitt vergrößert dargestellt. Mit dem Lagerschild 2 ist der Vorsprung 6 einstückig und ragt durch eine Ausnehmung des Bürstenträgers 3 und dem Durchbruch 8 des Leitblechs 4 hindurch. Die am Innenumfang des Durchbruchs 8 nach vorspringenden Klemmzungen 9 umschreiben einen Kreis, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Vorsprungs 6, so dass eine Montage nur durch Aufbiegen der Klemmzungen 9 während der Montage möglich ist. Dieses Aufbiegen erfolgt nur um einen kleinen Winkelbetrag, so dass bei Einwirkung einer Kraft auf das Leitblech in Gegenmontagerichtung ein Klemmeffekt auftritt.
11 zeigt ein mit einem Bürstenträger 3 verbundenes Lagerschild 2 mit einer Masseverbindung nach dem Stand der Technik. Dabei ist ein elektronisches Bauteil 5 einerseits mit einem Leitblech 4, das über Litzen 13 mit Spannung versorgt wird und andererseits direkt mit einem Lagerschild 2 verschweißt (Schweißpunkt 11). Im Lagerschild 2 ist über ein Lager 21 eine Welle 17 eines Rotors drehbeweglich gelagert.
12 zeigt ein mit einem Bürstenträger 3 verbundenes Lagerschild 2 mit einer Masseverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist das Leitblech 4 über einen Massekontakt 18 mit einem Vorsprung 6 des Lageschildes elektrisch und mechanisch verbunden, wobei die Verbindung mit der Montage hergestellt wird ohne einen zusätzlich Arbeitsgang zu erfordern. Das Leitblech 4 wird von Litzen 13, die durch eine Tülle 14 geführt sind an eine Versorgungsspannung angelegt. Die Enden der Litzen sind mit einem Crimpkontakt 16 versehen, der auf Steckkontakten des Leitblechs 4 aufgesteckt ist. Im Lagerschild 2 ist über ein Lager 21 eine Welle 17 eines Rotors drehbeweglich gelagert.

1: Baugruppe
2: Lagerschild
3: Bürstenträger
4: Leitblech
5: elektronisches Bauteil
6: Vorsprung
7: Steckkontakt
8: Durchbruch
9: Klemmzungen
10: Verbindungsstege
11: Schweißpunkt
12: Drosselspule
13: Litzen
14: Tülle
15: Trennstellen
16: Crimpkontakt
17: Welle
18: Massekontakt
19: Massebrücke
20: Auskehlung
21: Lager

Claims

Kommutatormotor, mit einem elektrisch leitenden Lagerschild (2), einem auf einem Bürstenträger (3) angeordneten Leitblech (4) und einem mit dem Leitblech (4) und dem Lagerschild (2) elektrisch verbundenen elektronischen Bauteil (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (2) einen Vorsprung (6) aufweist, auf dem sich das Leitblech (4) festklemmt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil (5) und dem Lagerschild (2) hergestellt ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (4) mit einem Steckkontakt (7) einstückig ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (5) ein Kondensator ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (5) eine Drosselspule ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der das elektronische Bauteil (5) mit dem Leitblech (4) durch eine Schweißverbindung verbunden ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (2) aus einem Leichtmetall und/oder einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, insbesondere Aluminium, Magnesium oder Zink besteht.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (2) aus einem Kunststoff besteht, der zumindest partiell mit einer metallischen Oberfläche versehen werden kann.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (6) parallel zur Motorachsrichtung aus der Lagerschildebene erstreckt.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (6) zylindrisch ist.
Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech im Verbindungsbereich mit dem Vorsprung (6) einen Durchbruch (8) aufweist, an dessen Innenumfang mehrere Klemmzungen (9) vorspringen, wobei der Durchmesser eines durch die Klemmzungen (9) umschriebenen Kreises geringer ist als der Durchmesser des Vorsprungs (6).
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (6) durch das Leitblech (4) und zumindest teilweise durch den Bürstenträger (3) erstreckt.
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (3) zumindest teilweise mechanisch über das Leitblech (4) mit dem Lagerschild (2) verbunden ist.
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (3) ein Formteil aus Kunststoff oder eine ebene Leiterplatte ist.
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (4) mit Kunststoffmaterial, das den Bürstenträger (3) bildet, umspritzt ist oder dass das Leitblech (4) mit dem Bürstenträger (3) mechanisch verbunden ist.
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech mit dem Bürstenträger verstemmt, heißverprägt oder durch Klemmen befestigt ist.
Kommutatormotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Leitblech (4) Litzen als Motoranschlüsse aufgeschweißt sind oder dass mit Crimpkontakten versehene Litzen an den Steckkontakten des Leitblechs montiert sind.
Kommutatormotor, mit einem elektrisch leitenden Lagerschild (2), einem auf einem Bürstenträger (3) angeordneten Leitblech (4) und einem mit dem Leitblech (4) und dem Lagerschild (2) elektrisch verbundenen elektronischen Bauteil (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (2) eine Ausnehmung (6') aufweist, in die sich das Leitblech (4) festklemmt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil (5) und dem Lagerschild (2) hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kommutatormotors nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsstege (10) des Leitblechs (4) nach der Verbindung oder Umspritzung mit dem Bürstenträgermaterial durchtrennt werden, so dass keine elektrische Verbindung mehr zwischen den vor der Montage miteinander einstückigen Leitblechbereichen besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Kommutatormotors nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Aufsetzen des Leitblechs (4) auf dem Bürstenträger (3), b) Trennen von Verbindungsstegen, c) Zuführen des elektronischen Bauteils (5), d) Verschweissen des elektronischen Bauteils (5) am Leitblech (4) und e) Verbindung des Bürstenträgers (3) über das Leitblech (4) am Lagerschild (2).
Verfahren zur Herstellung eines Kommutatormotors nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Aufsetzen des Bürstenträgers (3) auf den Lagerschild, b) Aufsetzen des Leitblechs (4) auf den Bürstenträger (3), c) Trennen von Verbindungsstegen, d) Verschweissen des elektronischen Bauteils (5) am Leitblech (4).
Verfahren zur Herstellung eines Kommutatormotors nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schweißverbindungen mit einer Vorrichtung und in einem Arbeitsgang hergestellt werden.