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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine mit einem Abschirmblech nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
WO2014012691 ist eine Elektronikkarte bekannt, die in einem Gehäuseteil der elektrischen Maschine angeordnet ist. Hier ist wenigstens eine Seite der Elektronikeinheit lediglich durch eine Kunststoffabdeckung abgedeckt. Zur Steuerung von elektrischen Maschinen wird eine Elektronikeinheit verwendet. Diese Elektronikeinheit enthält z.B. eine Steuerschaltung. Dabei wird die Elektronikeinheit in ein Gehäuseteil der elektrischen Maschine angeordnet. Der Betrieb einer elektrischen Maschine erzeugt elektromagnetische Wechselfelder im Bereich der Elektronikeinheit. Diese elektromagnetischen Wechselfelder beeinflussen die Elektronikeinheit, und führen zu Störungen ihrer Funktion.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem Abschirmblech mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass die Elektronikeinheit durch ein Abschirmblech und einem metallischen Kühlkörper, der auf dem Gehäuseteil angeordnet ist, abgeschirmt ist. Dabei ist die Elektronikeinheit zwischen dem Abschirmblech und dem Kühlkörper angeordnet. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Maschine mit einem Abschirmblech hat den Vorteil, dass die Elektronikeinheit von ungewollten elektromagnetischen Einflüssen, die ihre Funktion stören, geschützt ist. Solch eine Elektronikeinheit ist durch ein elektrisch leitfähiges Gehäuse umgeben. Somit ist ein Faradayscher Käfig um die Elektronikeinheit herum ausgebildet, der eine abschirmende Wirkung aufweist.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtungen möglich.
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Das Abschirmblech weist einen Rahmen auf. Der Rahmen befindet sich außen am Abschirmblech und umläuft dieses. Innerhalb des Rahmens ist ein Polgehäuse der elektrischen Maschine angeordnet. Dies gewährleistet eine größere abschirmende Fläche auf der elektrischen Maschine, da das Abschirmblech das Polgehäuse kontaktiert.
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Innerhalb des Rahmens ist wenigstens eine Aufnahme für das Polgehäuse angeordnet. Die Aufnahme ermöglicht es in einfacher Weise das Polgehäuse mit dem Abschirmblech zu verbinden. Innerhalb des Rahmens kann noch zusätzlich eine durchgehend gefüllte Fläche angeordnet sein. Die gefüllte Fläche bietet einen maximalen Schutz vor elektromagnetischen Einflüssen. Es ist denkbar, ein Gitter innerhalb des Rahmens anzuordnen. Das Gitter hat den Vorteil, einer Gewichtsreduktion des Abschirmblechs. Die Maschengröße des Gitter variiert dabei je nach Wellenlänge des abzuschirmenden elektromagnetischen Wechselfeldes. Neben dem Gitter und der Fläche ist eine einzige Aussparung denkbar, sodass weder Gitter noch Fläche innerhalb des Rahmens angeordnet sind. Dies stellt die größtmögliche Masche dar. Die Aussparung gewährleistet eine maximale Gewichtsreduktion des Abschirmblechs.
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Das Polgehäuse aus Metall ist mit dem Abschirmblech elektrisch verbunden. Dabei ist es vorzugsweise einstückig mit dem Polgehäuse ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Polgehäuse Teil des abschirmenden Faradayschen Käfigs ist. Somit erreicht man eine große Abschirmwirkung.
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Das Abschirmblech ist mittels Klammern an der elektrischen Maschine befestigt. Die Klammern greifen in Klemmstellen des Kühlkörpers ein. Dabei umgreifen die Klammern das Gehäuseteil und den Kühlkörper. Klemm-Enden der Klammern liegen dabei an dem Kühlkörper an den Klemmstellen an und an dem Rahmen des Abschirmblechs an. Die Klemm-Enden der Klammern üben dabei eine Kraft aus, die das Abschirmblech und den Kühlkörper gegen das Gehäuseteil pressen. Dies gewährleistet eine sichere Befestigung des Abschirmblechs an der elektrischen Maschine. Weiter gewährleistet es einen elektrischen Kontakt mit dem Kühlkörper, indem die Klammern den Kühlkörper kontaktieren.
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Das Abschirmblech weist in einer alternativen Ausführungsform einstückig am Rahmen angebrachte Rahmenklammern auf. Die Rahmenklammern umgreifen das Gehäuseteil und greifen in den Kühlkörper ein, so dass dieser mit dem Abschirmblech elektrisch kontaktiert ist. Die Rahmenklammern weisen ebenfalls Klemm-Enden auf die an den Klemmstellen anliegen und den Kühlkörper und das Abschirmblech gegen das Gehäuseteil pressen.
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In einer alternativen Ausführungsform sind Klemmfedern einstückig am Rahmen angebracht. Die Klemmfedern dienen zur Befestigung und zur elektrischen Kontaktierung des Abschirmblechs an der elektrischen Maschine. Zur elektrischen Kontaktierung liegen die Klemmfedern an dem metallischen Kühlkörper und/oder dem Poltopf an. Zur mechanischen Befestigung der Klemmfedern, schneiden sich diese in das Polgehäuse ein, nachdem das Polgehäuse in der für das Polgehäuse vorgesehenen Aufnahme des Abschirmblechs angeordnet wurde. Die einstückige Ausführung von Rahmenklammern und/oder Klemmfedern hat den Vorteil eines geringen ohmschen Widerstands. Die Klemmfedern kontaktieren das Polgehäuse und den Kühlkörper innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuseteils. Dies gewährleistet eine sichere Kontaktierung mit einem möglichst geringen ohmschen Widerstand.
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Die Klammern werden in einer alternativen Ausführungsform stoffschlüssig an den Kühlkörper angebracht. Dabei können die Klammern an den Kühlkörper gelötet, geschweißt oder geklebt werden. Dies hat den Vorteil einer kostengünstigen Befestigungsweise des Abschirmblechs am Kühlkörper.
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Das Abschirmblech weist Durchgangslöcher für die Aufnahme von Schrauben auf. Mittels der Durchgangslöcher wird das Abschirmblech angeschraubt und/oder angenietet. Die Durchgangslöcher sind im Rahmen und/oder einem die Aufnahme umgebenden Aufnahmeblech angeordnet. Die Durchgangslöcher gewährleisten eine kostengünstige und sichere Befestigung des Abschirmblechs an der elektrischen Maschine.
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Das Abschirmblech wird in einer alternativen Ausführungsform innerhalb des Gehäuseteils angeordnet. Vorzugsweise ist das Abschirmblech mit dem Gehäuseteil umspritzt. Dies hat den Vorteil einer effizienten Abschirmung vor elektromagnetischen Einflüssen.
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Es ist eine Ausführungsform möglich, bei der das Abschirmblech außen auf der dem Kühlkörper gegenüberliegenden Boden des Gehäuseteils angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Abschirmblech auf einfach Weise montiert werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform werden für die elektrische Verbindung des Abschirmblechs mit dem Kühlkörper metallische Distanzstücke verwendet. Die metallischen Distanzstücke sind zwischen dem Kühlkörper und dem Abschirmblech angeordnet. Dabei kontaktieren die Distanzstücke das Abschirmblech und den Kühlkörper unmittelbar. Dies hat den Vorteil einer sicheren elektrischen Kontaktierung.
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Ist das Gehäuseteil aus Kunststoff und die Elektronikeinheit als Leiterplatine ausgebildet, die sich insbesondere über eine gesamte Bodenfläche des Gehäuseteils erstreckt und das Abschirmblech sich näherungsweise parallel zur Leiterplatte erstreckt, so ist auf kostengünstige Weise eine Verkürzung des Bauraums möglich.
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Schließt der Kühlkörper als Gehäusedeckel das Gehäuseteil ab, so ist es möglich mit wenigen Bauteilen ein dichtes und abschirmendes Gehäuse für die Elektronikeinheit bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem Abschirmblech, das mittels einstückigen Rahmenklammern befestigt ist,
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2 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem Abschirmblech das mittels separater Klammern befestigt ist,
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3a eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem Abschirmblech, das einstückig mit dem Poltopf ausgebildet ist und mittels Schrauben befestigt ist,
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3b eine metallische Distanzhülse zur Kontaktierung des Kühlkörpers mit dem Abschirmblech,
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4a einen Schnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit innenliegendem Abschirmblech, wobei Klemmfedern das Polgehäuse und den Kühlkörper kontaktieren und
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4b einen Schnitt einer elektrischen Maschine mit innenliegendem Abschirmblech, wobei das Abschirmblech durch Positionierungsfortsätze ausgerichtet ist.
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Ausführungsform der Erfindung
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In 1 ist eine elektrische Maschine 12 mit einem Abschirmblech 10 gezeigt. Die elektrische Maschine 12 umfasst ein Gehäuseteil 32, das als Elektronikgehäuse ausgebildet ist. Im Gehäuseteil 32 ist eine Elektronikeinheit 14, die nicht dargestellt ist, angeordnet, die beispielsweise als Leiterplatte ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 32 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Auf dem Gehäuseteil 32 ist ein Kühlkörper 34 angeordnet. Der Kühlkörper 34 ist von außen an das Gehäuseteil 32 angebracht, so dass der Kühlkörper 34 unbedeckt ist. Der Kühlkörper 34 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Seite des Gehäuseteils 32. Auf der dem Kühlkörper 34 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 32 sind ein Abschirmblech 10 und ein Polgehäuse 13 angeordnet. Das Abschirmblech 10 weist einen Rahmen 16 auf. Der Rahmen 16 bildet die äußere Kontur des Abschirmblechs 10. Dabei läuft der Rahmen 16 annähernd an einem äußeren Rand einer Seite des Gehäuseteils 32 entlang. An dem Rahmen 16 sind Rahmenklammern 28, 283 angebracht. Die Rahmenklammern 28, 283 sind einstückig mit dem Rahmen 16 verbunden. Die Rahmenklammern 28, 283 umgreifen das Gehäuseteil 32 und den Kühlkörper 34. Dabei greifen die Rahmenklammern 28, 283 in dafür vorgesehene Klemmstellen 341 ein, wobei die Klemmstellen 341 an dem Kühlkörper 34 angeordnet sind. Die Klemmstellen 341 sind in dem Kühlkörper 34 einstückig integriert. Die Klemmstellen 341 sind vorzugsweise aus Kühlrippen des Kühlkörpers 34 ausgebildet. Das Abschirmblech 10 liegt vorzugsweise unmittelbar auf dem Gehäuse 32 auf. Die Rahmenklammern 28, 283 weisen Klemm-Enden 208 auf, die an den Klemmstellen 341 anliegen und durch eine Federkraft den Kühlkörper 34 und das Abschirmblech 10 gegen das Gehäuseteil 32 pressen. Neben der Befestigung durch Rahmenklammern 28, 283 weist das Abschirmblech 10 Durchgangslöcher 28, 281 zur Aufnahme von Verbindungselementen auf. Weiter weist das Abschirmblech 10 innerhalb des Rahmens 16 ein Aufnahmeblech 17 auf, welches einstückig mit dem Rahmen 16 verbunden ist. Das Aufnahmeblech 17 ist kreisförmig ausgebildet und dient der Aufnahme des Polgehäuses 13. In der Aufnahme ist das Polgehäuse 13 angeordnet. Das Polgehäuse 13 ist auf der dem Kühlkörper 34 gegenüberliegenden Boden-Seite des Gehäuseteils 32 angeordnet. Dabei überragt die Bodenseite das Polgehäuse 13 in radialer Richtung. Das Polgehäuse 13 erhebt sich in Axialrichtung vom Gehäuseteil 32. Das Abschirmblech 10 umschließt das Polgehäuse 13 in Umfangsrichtung vollständig. Dabei kontaktiert das Abschirmblech 10 das Polgehäuse 13. Das Polgehäuse 13 weist Befestigungslaschen auf, die sich quer zur Axialrichtung des Polgehäuses 13 erstrecken. Die Befestigungslaschen weisen Löcher auf, die im montierten Zustand mit den Durchgangslöchern 281 des Abschirmblechs 10 deckungsgleich sind, so dass Schrauben 29 in die Durchgangslöcher 281 eingefügt werden können. Auf diese Weise wird das Polgehäuse 13 und das Abschirmblech 10 an dem Gehäuseteil 32 befestigt. Die elektrische Kontaktierung von dem Polgehäuse 13 und dem Abschirmblech 10 erfolgt ebenfalls durch diese unmittelbare Überlagerung der Befestigungslaschen und der Durchgangslöcher 281. Ein Befestigungsflansch 15 ist zusätzlich an dem Polgehäuse 13 angeordnet. Der Befestigungsflansch 15 umgibt das Polgehäuse 13 in Umfangsrichtung. Der Befestigungsflansch 15 dient zur Befestigung der elektrischen Maschine 12 an einer zu bewegenden Vorrichtung oder an der Karosserie. Das Gehäuseteil 31 weist an einer seiner Seiten eine Steckerbuchse 33 auf. Diese Steckerbuchse 33 dient zur elektrischen Anbindung der elektrischen Maschine 12. Der Rahmen 16 weist hier vier Rahmenklammern 283 auf. Der Kühlkörper 34 weist vier Klemmstellen 341 auf. Das Abschirmblech 10 ist beispielsweise mit drei Schrauben 29 an dem Gehäuseteil 23 befestigt. Der Außenumfang des Abschirmblechs 10 ist im Wesentlichen rechteckig, und das Aufnahmeblech 17 für das Polgehäuse 13 ist näherungsweise rund ausgebildet.
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2 zeigt eine mit 1 baugleiche elektrische Maschine 12, jedoch ist das Abschirmblech 10 in einer alternativen Ausführungsform dargestellt. Hierbei weist das Abschirmblech 10 keine einstückig ausgebildeten Rahmenklammern 283 auf. Es sind Klammern 30 gezeigt, die zur Befestigung und zur elektrischen Kontaktierung des Abschirmblechs 10 dienen, wobei die Klammern 30 als seperate Bauteile ausgebildet sind. Dabei wird eine elektrische Kontaktierung des Abschirmblechs 10 mit dem Kühlkörper 34 hergestellt. Die Klammern 30 umgreifen das Gehäuseteil 32 um den Kühlkörper 34. Dabei greifen die Klammern 30 in Klemmstellen 341 des Kühlkörpers 34 ein. Das Abschirmblech 10 weist Blechklemmstellen 282 in seinem Rahmen 16 auf. Der Rahmen 16 umfasst vier Blechklemmstellen 228. Diese Blechklemmstellen 282 nehmen Klemm-Enden 208 der Klammern 30 auf. Die Klammern 30 umgreifen somit das Abschirmblech 10, das Gehäuseteil 34 und den Kühlkörper 34 und pressen diese durch eine Federkraft gegeneinander. Das Aufnahmeblech 17 weist radial nach innen gerichtete Klemmfedern 285 auf. Die Klemmfedern 285 kontaktieren das Polgehäuse 13 an seiner Außenseite, indem sich die Klemmfedern 285 in das Polgehäuse 13 einschneiden. Die Klemmfedern 285 gewährleisten neben der elektrischen Kontaktierung auch eine mechanische Befestigung durch das Einschneiden. Dabei ist eine Ausführungsform der Klemmfedern 285 möglich, die eine radial zum Polgehäuse 13 gerichtete Spitze an den Klemmfedern umfasst. Diese radial gerichtete Spitze gräbt sich in die Außenseite des Polgehäuses 13 ein. Dies gewährleitstet einen niedrigohmigen elektrischen Kontakt. Der Rahmen 16 ist hier im Bereich der Schrauben 29 ausgespart, so dass im montierten Zustand die Schrauben 29 des Befestigungsflansches gelöst und angezogen werden können. Das Abschirmblech 10 ist mit drei Schrauben 29 am Gehäuseteil 32 befestigt. Weiter ist innerhalb des Rahmens 10 auf der Seite der Steckerbuchse 33 bezüglich des Polgehäuses 13 nur eine einzige Ausnehmung 19 angeordnet. Die Ausnehmung 19 erstreckt sich vom Rahmen 16 bis zum Aufnahmeblech 17. Der Rahmen 16 ist hierbei als umlaufender Blechstreifen ausgebildet, der den äußeren Umfang des Abschirmblechs 10 bildet. Am der Steckerbuchse 33 gegenüberliegenden Ende des Abschirmblechs 10 ist beispeilsweise zwischen der Aufnahme 17 und dem Rahmen 16 eine vollständig gefüllte Fläche 24 ausgebildet.
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In 3a) ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der ein Abschirmblech 10 lediglich mittels Schrauben 29 am Gehäuseteil 32 befestigt ist. Es werden keine Klammern 30, 283 verwendet. Das Polgehäuse 13 ist einstückig mit dem Abschirmblech 10 verbunden. Innerhalb des Rahmens 16 ist ein einstückig mit dem Rahmen 16 verbundenes Gitter 26 angeordnet. Der Rahmen 16 ist beispielsweise mit sechs Schrauben 29 an dem Gehäuseteil 32 angeschraubt. Alternativ sind als Verbindungselemente auch Nieten möglich. In 3b) ist die elektrische Kontaktierung des Kühlkörpers 34 mit dem Abschirmblech 10 gezeigt, die bei dieser Ausführungsform durch Distanzstücke 36 erreicht wird. Die Distanzstücke 36 sind metallisch ausgebildet. Die Distanzstücke 36 fluchten mit den Durchgangslöchern 281 des Abschirmblechs 10 und Aufnahmelöchern des Kühlkörpers 34. Dabei berührt das Distanzstück 36 den Kühlkörper 34 und das Abschirmblech 10 unmittelbar. Auf diese Weise wird ein niedrigohmiger Kontakt hergestellt. Das Abschirmblech 10, das Distanzstück 36 und der Kühlkörper 34 werden hierbei mittels der Schrauben 29 miteinander verbunden.
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Die 4a) zeigt einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße elektrische Maschine 12. Unterhalb des Kühlkörpers 34 ist eine Elektronikeinheit 14 angeordnet. Unterhalb der Elektronikeinheit 14 und innerhalb des Gehäuses 32 ist ein Abschirmblech 10 angeordnet. Auf der dem Kühlkörper 34 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 32 ist ein Polgehäuse 13 angeordnet. Das Abschirmblech 10 kontaktiert den Kühlkörper 34 und das Polgehäuse 13 mittels Klemmfedern 284. Die Klemmfedern 284 sind einstückig an dem Rahmen 16 befestigt. Die Elektronikeinheit 14 weist Durchführungen 141 für die Klemmfedern 284 auf. So können die Klemmfedern 284 des unterhalb der Elektronikeinheit 14 liegenden Abschirmblechs 10 durch die Durchführungen 141 durchgeführt werden, um den Kühlkörper 134 zu kontaktieren. Auf der Seite des Gehäuseteils 32 an der das Polgehäuse 13 angeordnet ist, weist das Gehäuseteil 32 Durchführungen 322 auf. Dies ist in 4b) gezeigt. Die Durchführungen 141 dienen den Klemmfedern 284 zur Kontaktierung des Polgehäuses 13. Dabei werden die Klemmfedern 284 des innerhalb des Gehäuseteils 32 liegenden Abschirmblechs 10 durch die Durchführungen 141 durchgeführt, um das Polgehäuse 13 an seiner Innenseite elektrisch zu kontaktieren. Das Gehäuseteil 32 weist auf seiner Innenseite axiale Fortsätze 320, 321 auf. Die Fortsätze 320, 321 dienen zum einen zur Ausrichtung des Abschirmblechs 10 und zum anderen zur Positionierung des Kühlkörpers 34. Weiter dienen die Fortsätze 320 zur Positionierung der Elektronikeinheit 14.
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Das Gehäuseteil 32 ist aus Kunststoff und die Elektronikeinheit 14 als Leiterplatine ausgebildet, die sich insbesondere über eine gesamte Bodenfläche des Gehäuseteils 32 erstreckt und das Abschirmblech 10 näherungsweise parallel zur Leiterplatte verläuft. Der Kühlkörper 34 schließt als Gehäusedeckel das Gehäuseteil 32 ab.
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Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der das Abschirmblech 10 als eine elektrisch leitfähige Folie innerhalb des Gehäuseteils 32 oder außen an das Gehäuseteil 32 angeordnet wird. Es ist auch eine Ausführungsform möglich bei dem die Folie von dem Gehäuseteil 32 umspritzt ist. Dabei schirmt die Folie die Elektronikeinheit 14 vor elektromagnetischer Strahlung ab. Die Folie kann auch durch das Gehäuseteil 32 umspritzt sein. Die Elektronikeinheit 14 ist dabei zwischen der Folie und dem Kühlkörper 34 angeordnet. Die Folie kontaktiert den Kühlkörper 34 elektrisch.
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Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. Die elektrische Maschine 12 findet als Stellantrieb in Automobilen Verwendung. Dabei wird sie z.B. als Antrieb für Fensterheber, Schiebedächer, Kofferraumklappen, Motorraumsteller und/oder eines Getriebestellers verwendet. Neben diesen Verwendungen ist auch eine Verwendung in anderen technischen Bereichen möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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