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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, der für die Verwendung in einem elektrischen Nockenwellenversteller oder in einem Mechanismus zur Verstellung des Kolbenhubs eines Verbrennungsmotors geeignet ist.
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Ein Elektromotor für einen elektrischen Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 212 933 B3 bekannt. Dieser Elektromotor umfasst ein erstes, topfförmiges Gehäuseteil aus Metall und ein zweites, das erste Gehäuseteil abschließendes Gehäuseteil aus Kunststoff, wobei ein erstes Wälzlager im ersten Gehäuseteil und ein zweites Wälzlager im zweiten Gehäuseteil angeordnet sind. Hierbei ist das im ersten, topfförmigen Gehäuseteil angeordnete Wälzlager als Festlager ausgebildet. Eine Wellendichtung befindet sich auf der dem Innenraum des Gehäuses zugewandten Seite dieses Wälzlagers.
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Ein weiterer Elektromotor eines elektrischen Nockenwellenverstellers ist in der
US 8,220,426 B2 offenbart. Auch in diesem Fall ist eine Motorwelle des Elektromotors mittels zweier Wälzlager, nämlich Kugellager, gelagert.
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Elektromotoren für eine solche Anwendung sind beispielsweise aus den Patenten
DE 10 2013 212 933 B3 und
US 8,220,426 B2 bekannt. In beiden Druckschriften sind Elektromotoren für Nockenwellenverstellung beschrieben, die für die Anwendung am Verbrennungsmotor von PKWs geeignet sind. Sie benötigen eine extern angeordnete Steuerelektronik, um die gewünschten Stellfunktionen realisieren zu können. Derartige Elektromotoren können in einem Verbrennungsmotor also nur in dem Fall verwendet werden, dass auf den Elektromotor abgestimmte, zusätzliche Steuereinheit mit entsprechender Verkabelung zum Einsatz kommen. Alternativ kann das Motorsteuergerät um diese Funktion erweitert werden. In jedem der beiden Fälle ist der Einsatz des Elektromors mit zusätzlichem Aufwand verbunden.
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Einen Schritt weiter geht z.B. die US 2016/ 359 434 A1. Hier wird ein Elektromotor mit integrierter Treiberbrücke beschrieben, die Leistungselektronik ist also in dem Elektromotor eingebettet. Zusätzlich wird allerdings weiterhin ein externes Steuergerät benötigt, das die wärmeempfindliche Steuerungselektronik, z.B. einen Mikroprozessor beinhaltet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Nockenwellenversteller geeignete Elektromotoren dahingehend weiter zu entwickeln, dass Steuerungselektronik und Elektromotor eine Einheit bilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Demnach weist der Elektromotor ein Basismotor-Modul auf und einen mit dem Basismotor-Modul elektrisch und mechanisch verbundenes Elektronikmodul, das eine Leiterplatte und ein Elektronikgehäuse umfasst. Das Elektronikgehäuse bildet zwei Abstützflächen, an denen die Leiterplatte zur Anlage gebracht werden kann. Auf vorteilhafte Weise können das Basismotor-Modul und das Elektronikmodul miteinander verbunden werden. Das Basismotor-Modul umfasst die Spule des Elektromotors, die mit der Leiterplatte in Verbindung gebracht werden muss. Für diese Verbindung können sog. Pressfit-Kontakte eingesetzt werden: Beim Einpressen auf die Pressfit-Kontakte können sich die Pressfit-Kontakte erfindungsgemäß an Abstützflächen abstützen. Der Kraftfluss wird über das Elektronikgehäuse geleitet. Darüber hinaus kann sichergestellt werden, dass die Leiterplatte in einem definierten Abstand zum Elektromotor, insbesondere zum Magnetring des Rotors erfolgen kann.
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In einer Weiterentwicklung bildet das Elektronikgehäuse einen Dorn, der durch eine Öffnung der Leiterplatte greift. Auf vorteilhafte Weise kann die Leiterplatte während der Montage geführt und positioniert werden. Bevorzugt bildet das Elektronikgehäuse einen Befestigungspunkt, der von einer der Abstützflächen umgeben ist. Insbesondere beim Einpressen der Pressfit-Kontakte der Spule können Kräfte in über die Abstützfläche in das Elektronikgehäuse geleitet werden. Der Befestigungspunkt dient der Befestigung der Leiterplatte, beispielsweise mittels Schraubverbindung.
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In einer Weiterentwicklung ist die Leiterplatte an einer der Abstützflächen mittelbar über einen Stecker abstützbar. Der Stecker kann also an der Abstützfläche zur Anlage gebracht werden. Die Leiterplatte wird bei der Montage gegen den Stecker gedrückt, der Kräfte über die Abstützfläche in das Elektronikgehäuse leitet. Beispielsweise an einer Ausformung des Steckers können sich Pressfit-Kontakte beim Einpressen der Platine gegen das Elektronikgehäuse kraftschlüssig abstützen.
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In weiterer Ausgestaltung ist zwischen zumindest einer der Abstützflächen und der Leiterplatte eine Wärmeleitpaste aufgebracht. Die Wärmeleitpaste erleichtert die Wärmeabfuhr über das Gehäuse, sodass ein sicherer Betrieb auch bei starker Wärmeentwicklung des Elektromotors möglich ist. Zu diesem Zweck ist die zumindest eine der Abstützflächen als nach innen abgesetzte Fläche des topfförmigen Elektronikgehäuses gestaltet. Auf diese Weise kann eine verhältnismäßig große Fläche zur Verfügung gestellt werden, insbesondere im Vergleich mit einer der weiteren Abstützflächen. Die Wärmeleitpaste wird zwischen dem bspw. aus Aluminium gestalteten Elektronikgehäuse und Leiterplatte appliziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Elektronikmodul die Leistungselektronik, die Treiberelektronik und die Steuerelektronik, wobei das Elektronikmodul und das Basismotor-Modul Wärme über jeweils einen Wärmepfad abführen und wobei die Wärmepfade voneinander getrennt sind. Durch die Trennung der Wärmepfade kann die Abwärme vom Basismotor-Modul und Elektronikmodul separat in eine Wärmesenke der Umgebung geleitet werden. Die Abwärme des Elektromotors kann beispielsweise an den Motorblock oder ein andere umliegendes Bauteil abgegeben werden. Die Temperatur entspricht somit der Öltemperatur. Die Abwärme des Elektronikmoduls kann an die Umgebung abgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform führt das Basismotor-Modul Wärme über einen Wärmepfad A ab, wobei die Wärme über eine Wärmeleitplatte in eine Wärmesenke geleitet wird. Über die Wärmeleitplatte kann die Anlagefläche vergrößert und die Wärmeabfuhr erleichtert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Wärmeleitplatte aus einer ebenen Fläche und ist geeignet, an einem Bauteil, das an den Elektromotor angrenzt und die Wärmesenke bildet, zur Anlage gebracht zu werden. Das angrenzende Bauteil kann ein Steuertriebkastendeckel sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das angrenzende Bauteil eine ebene Gegenfläche auf. Auf diese Weise kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Bauteilen optimiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wärmeleitplatte als Teil einer Flanschplatte gestaltet, die mit dem Basismotor einen Pressverband und das Basismotor-Modul bildet. Das Basismotor-Modul umfasst somit den Basismotor und die Flanschplatte. Die Flanschpatte ist dazu geeignet, das Basismotor-Modul an einem umliegenden Bauteil zu befestigen und einen Wärmeleitpfad zwischen Basismotor und angrenzendem Bauteil zu bilden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Elektronikmodul ein Elektronikgehäuse und führt Wärme über einen Wärmepfad B ab, wobei der Wärmepfad B über das Elektronikgehäuse zur Umgebung als Wärmesenke verläuft. Die Wärmepfade A und B können auf diese Weise getrennt werden, wodurch das Elektronikmodul vor Überhitzung geschützt wird.
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Eine weitergehende Trennung der Wärmepfade kann erreicht werden, indem die beiden Wärmepfade durch einen Isolationsraum voneinander getrennt verlaufen, wobei der Isolationsraum zwischen dem Basismotor-Modul und dem Elektronikmodul gebildet wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Basismotor-Modul einen Gehäusetopf, einen Stator und einen im Gehäusetopf mittels eines Wälzlagers gelagerten Rotor und ist in das Stecker-Modul eingefügt. Elektrische Verbindungen sind zwischen dem Stecker-Modul und dem Basismotor-Modul durch Verbindungen gegeben, welche durch Zusammenfügen der Module in deren Axialrichtung herstellbar sind. In einer Weiterentwicklung umfasst das Stecker-Modul eine mit dem Rotor zusammenwirkende Sensorplatine. In einer weiteren Weiterentwicklung sind die elektrischen Verbindungen zwischen dem Stecker-Modul und dem Basismotor-Modul als Schneidklemmverbindungen gebildet.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Elektromotoranordnung für einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, wobei die Anordnung zwei Elektromotoren aufweist und wobei zumindest einer der zwei Elektromotoren nach einem der vorangehenden Ausführungsformen gestaltet ist. Die zwei Elektromotoren sind im Master-Slave-Betrieb verschaltet. Auf diese Weise kann eine Fail-safe-Funktion verwirklicht werden, indem ein Elektromotor die Steuerung auch des anderen Elektromotors übernimmt, sofern eine der Motorsteuerungen ausgefallen ist. Darüber hinaus ist es denkbar, aus Kostengründen nur einen der Elektromotoren mit einer Steuereinheit auszustatten.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Bausatz, umfassend Module von Elektromotoren, nämlich ein einheitliches Basismotor-Modul und verschiedene, mit dem Basismotor-Modul kombinierbare Stecker-Module, welche sich hinsichtlich einer Sensorik (34) und einer Steuerelektronik voneinander unterscheiden, wobei durch das Basismotor-Modul sowie durch jedes Stecker-Modul Teile von Schneidklemmverbindungen gebildet sind, welche durch Zusammenfügen der verschiedenen Module in Axialrichtung des Basismotor-Moduls komplettierbar sind.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 ein Set zum Zusammenbau von Elektromotoren, aufgebaut aus einem Basismotor-Modul und verschiedenen Stecker-Modulen,
- 2 eine Darstellung des Elektromotors mit Basismodul und Elektonikmodul bzw. Steckmodul,
- 3 eine Schnittdarstellung des Elektromotors mit zwei unabhängigen Wärmepfaden,
- 4 eine Schnittdarstellung des Elektromotors mit zwei unabhängigen Wärmepfaden vor dem Fügen der zwei Module,
- 5 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des Elektromotors,
- 6 eine perspektivische Ansicht des Elektromotors aus 5.
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Die 1 zeigt einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Bausatz, welcher zum Bau verschiedener Elektromotoren 2 geeignet ist. Die Elektromotoren 2 finden Verwendung in elektromechanischen Nockenwellenverstellern, wie sie prinzipiell aus dem genannten Stand der Technik bekannt sind.
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Der Bausatz 1 setzt sich zusammen aus einem Basismotor-Modul 3 und verschieden Stecker-Modulen, 4, 5, 6. Sämtliche Kernfunktionen des Elektromotors 2 sind im Basismotor-Modul 3 verwirklicht. Der Aufbau des Basismotor-Moduls 3 sowie eines kompletten Elektromotors 2 geht aus 3 hervor. Ein Gehäuse 7 des Basismotor-Moduls 3 ist als Gehäusetopf aus Blech gestaltet.
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2 veranschaulicht den Aufbau des Elektromotors 2 in der gefügten Konfiguration. Dargestellt ist ein Basismotor-Modul 3 mit einer Flanschplatte 8, die an einem motorfesten Bauteil zur Anlage gebracht werden kann. Aufgrund des flächigen Kontaktes kann Wärme, die durch den Elektromotor 2 entwickelt wird, abgeführt werden. Die Leistungs- und Steuerelektronik für die Steuerung des Elektromotors 2 befindet sich im Elektronikmodul 4, 5, 6.
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3 veranschaulicht den Aufbau in einer Schnittdarstellung. Wärmepfad A ist mit einer gestrichelten Linie angedeutet, Wärmepfad B mit einer durchgezogenen Linie. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Wärmepfade über einen Luftspalt 9 getrennt voneinander verlaufen.
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Insgesamt ist das Basismotor-Modul 3 als Innenläufer aufgebaut, wobei ein Stator 11, welcher bestrombare Wicklungen aufweist, mit einem Rotor 13 zusammenwirkt, der auf einer Welle 14, das heißt Motorwelle, befestigt ist. Der Rotor 13 weist eine Topfform auf, welche zum Gehäuseboden 9 hin offen ist. Ein mit 15 bezeichneter Rotorboden ist somit derjenigen Stirnseite des Basismotor-Moduls 3 zugewandt, welche dem Gehäuseboden 9 abgewandt ist. Es handelt sich hierbei um diejenige Stirnseite des Basismotor-Moduls 3, welche mit einem der Stecker-Module 4, 5, 6 zu verbinden ist, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Der Rotor ist mit Permanentmagneten 16 bestückt. Insgesamt fungiert das Basismotor-Modul 3 als bürstenloser Gleichstrommotor. Die Permanentmagnete 16 sind eingebettet in einem hohlzylindrischen Abschnitt des Rotors 13, welcher an den Rotorboden 15 anschließt und über den ringförmigen Absatz übergestülpt ist, das heißt sich mit diesem in Axialrichtung überlappt.
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Die Abwärme der Leistungselektronik und die Abwärme der Motorwicklungen werden über voneinander getrennten Wärmepfaden A, B abgeführt. Die Abwärme des Elektromotors 2 wird maßgeblich in einen Anschraubkörper abgeführt, die Abwärme der Leistungselektronik wird über eine vorgelagerte Wärmesenke an die Umgebung abgeführt.
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Damit besitzt der Bausatz 1 mit integrierter Steuer- und Treiberelektronik zwei voneinander getrennte Wärmeabfuhrpfade A und B in nur einer baulichen Einheit. Dadurch ist es möglich den Elektromotor 2 bei hohen Temperaturen zu betreiben und dennoch die wärmeempfindliche Elektronik der Motorsteuerung und Motortreiberstufe zu integrieren.
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Die Einfachheit der Montage wir durch eine Modularität des Systems erreicht, bei der der Basismotor in eine formgeometrisch variable Flanschplatte 8 gefügt wird. Getrennt davon wird die Baugruppe Elektronikmodul 4, 5, 6 aufgebaut. Erst im letzten Montageschritt erfolgt die „Hochzeit“ von Basismotor-Modul und Elektronikmodul.
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Ermöglicht wird somit, die Motorsteuerung und den Motortreiber in einer baulichen Einheit in Form des Bausatzes 1 mit einem Elektromotor 2 zusammenzufassen. Diese Lösung ist für hohe Temperaturen und mechanische Belastungen, die am Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs auftreten, ausgelegt, indem die Kühlung sichergestellt wird. Das System ist mit geringem Entwicklungs- und Bauraumaufwand im Fahrzeug integrierbar und kann dazu dienen, alle nötigen Regelgrößen für den Elektromotor 2 selbsttätig zu berechnen.
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Damit die Abwärme aus den Elektromotorspulen keine zusätzliche thermische Belastung für die Steuerungs- und Treiberelektronik erzeugt, kann der Elektromotor 2 (Wärmequelle A) in eine Flanschplatte 8 eingepresst und thermisch durch einen Luftraum 9 von der Steuerungsplatine 10 getrennt werden. Die Flanschplatte 8 kann großflächig an die Anschraubfläche, z.B. am Verbrennungsmotor, montiert werden, sodass die Anschraubfläche eine Wärmesenke für diese Wärmequelle A darstellt. Der Wärmepfad A führt entsprechend von den Spulen durch Statorisolierung und das Statorblechpaket 11, über das Motorgehäuse in die Flanschplatte 8 und anschließend in die Wärmesenke, die Anschraubfläche (siehe 3). Das Motorgehäuse und die Flanschplatte 8 sind vorzugsweise in Stahl auszuführen, um einen stabilen Pressverband auch bei hohen Temperaturschwankungen zu gewährleisten. Zudem dient der Pressverband dazu das Motorgehäuse großflächig an die Flanschplatte 8 anzubinden. Das Einebnen der Oberflächen beim Fügen des Pressverbandes erhöht die tatsächliche Kontaktfläche und verbessert damit die Wärmeleitung zwischen den beiden Fügepartnern.
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Dieser Wärmepfad A kann thermisch von der Leistungselektronik durch einen isolierenden Luftraum 9 getrennt sein. Die Abwärme, die durch die Verlustleistungen der elektronischen Bauteile auf der Steuerungsplatine entsteht, stellt Wärmequelle B dar. Sie wird über einen zweiten Wärmepfad B in eine größere Wärmekapazität, das Elektronikgehäuse 12, und schließlich an die Umgebung abgeführt (siehe 3). Das Elektronikgehäuse 12 besteht aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Aluminium, und kann die sprungartig in den Elektronikbauteilen erzeugte Abwärme schnell aufnehmen und über eine großzügig dimensionierte, raue Oberfläche an die Umgebung ableiten. Zur besseren Einleitung der Abwärme in die Wärmekapazität werden Bauteile mit besonders hohen Verlustleistungen vorzugsweise mittels Wärmeleitpaste an das Elektronikgehäuse 12 angebunden. Zusätzlich werden unbestückte Bereiche der Platine zur besseren Wärmeabfuhr ebenfalls vorzugsweise mit Wärmeleitpaste an das Elektronikgehäuse 12 angebunden. Ferner dient der großflächige Einsatz der Wärmeleitpaste der Dämpfung der in den Elektromotor 2 eingekoppelten Vibrationen des Verbrennungsmotors.
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Besonders die Steuerelektronik, z.B. ein Mikroprozessor, ist wärmeempfindlich und muss ausreichend vor externem Wärmeeintrag geschützt und die eigene Abwärme abgeführt werden. Die Trennung der Wärmeabfuhr der beiden Wärmequellen A und B über die Wärmepfade A und B (siehe 3) ermöglicht den Betrieb dieses mechatronischen Systems auch bei hohen Umgebungstemperaturen. Auf der Steuerungsplatine 10 ist mindestens ein Microcontroller zur Erzeugung der Steuersignale für den Motortreiber verbaut. Der Microcontroller verarbeitet eingespeiste Zielwerte in die notwendigen Regelgrößen und Steuersignale für den Motortreiber. Letzter bestromt die Phasen des Elektromotors 2. Zudem sind Schaltkreise zur Signalfilterung und Schutzschaltungen auf der Platine, sowie eine optionale Sensorik.
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Nach aktuellem Stand der Technik werden hauptsächlich Schweiß- oder Löttechniken zur Herstellung der elektrischen Verbindung der Motorphasen mit den Zuleitungen eingesetzt. Das vorgeschlagene Konzept verwendet Schneidklemmkontakte zur Kontaktierung der Spulendrähte und Press-fit Technologie zur Anbindung an die Leiterplatte 10. Bei beiden Techniken stellt sich eine dauerhaft vorgespannte Kontaktierung ein, welche eine höhere Vibrationsfestigkeit bieten und durch einfache, mechanische Fügeprozesse hergestellt werden. Die Kontaktstifte im Stecker des Steckermoduls 4, 5, 6 werden ebenfalls mittels Press-fit Verbindungen an die Platine kontaktiert um auch hier eine hohe Vibrationsfestigkeit zu erreichen.
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4 veranschaulicht den modularen Aufbau, wodurch eine Gleichteilstrategie verwirklicht werden kann. Die Montage kann sich in zwei parallele Vormontageketten gliedern. Das Steckermodul 4, 5, 6, bestehend aus Steckverbinder, Elektronikgehäuse 12 und Steuerungsplatine 10 wird separat aufgebaut und ermöglicht somit Variabilität bezüglich der Bauraumgeometrie und der Wahl des Steckverbinder-Typs (siehe 4). Der Elektromotor mit Elektromotorstator 11, -rotor 13 und Abtriebswelle 14 mit Abtriebselement kann parallel vormontiert werden (siehe 4). Anschließend wird der Elektromotor 2 in die Flanschplatte 8 eingepresst, welche die Anschraubgeometrie abbildet und schlussendlich bei der so genannten „Hochzeit“ an das Steckermodul 4, 5, 6 (Elektronikmodul) montiert wird, wobei gleichzeitig die elektrische Kontaktierung zwischen den Motorphasen und der Steuerungsplatine 10 erfolgt. Dieser Aufbau bietet Flexibilität (der Anschraubgeometrie, des Gehäuses und des Strecker-Interfaces) bei Einsatz des Gleichteilprinzips (durch Verwendung eines standardisierten Basismotors).
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Wenn ein zweiter, baugleicher oder ähnlicher Elektromotor 2 eingesetzt werden soll, z.B. bei V-Motoren oder an Ein- und Auslassnockenwelle, können die Systeme im Master-Slave-Betrieb verschalten werden. Dabei übernimmt ein System die Berechnung der Regelgrößen und steuert als Master sich selbst und einen zweiten Elektromotor als Slave-System.
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Ferner ist ein Operationsmodus möglich, bei dem zwei baugleiche Elektromotoren eingesetzt werden, welche sich gegenseitig auf korrekte Funktion überwachen. So kann im Fehlerfall das intakte System den anderen fehlerhaften Elektromotor vorübergehend ansteuern, während das fehlerhafte System neu startet. Sie stellen so gegenseitig den eigenen Betrieb mittels einfacher Redundanz sicher.
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Die 5 zeigt eine Ausführungsform des Elektromotors 2 mit einem Basismotor-Modul 3, das einen Stator 25 mit drei Phasen (aufgeteilt auf mehrere Spulen 26) umfasst sowie einen Rotor 13, ein Gehäuse 7, ein Kupplungselement, einen wechselseitig magnetisierten Magnetring und eine Flanschplatte 8. Das Elektronikmodul 18 umfasst ein Elektronikgehäuse 12, das wannenförmig gestaltet ist und die Leiterplatte 10 sowie den Stecker 23 aufnimmt.
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Ein Steckergehäuse 27 des Steckers 23 greift über eine Öffnung 28 an der Umfangsseite in das Elektronikgehäuse 12. Das Steckergehäuse 27 ist aus Kunststoff hergestellt, wobei Versorgungs- und Signalkontakte mit Kunststoff umspritzt sind. Versorgungs- und Signalkontakte weisen ein einem Ende einen Pressfit-Kontakt auf 29, der zur Kontaktierung mit der Leiterplatte 10 mittels eines mechanischen Einpressvorgangs verbunden wird. Versorgungs- und Signalkontakte sind als Stanzgitter ausgeführt, welches im Spritzvorgang (beim Kunststoffspritzguss des Steckergehäuses 27) durchtrennt wird.
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Der Stecker 23 wird formschlüssig in das Elektronikgehäuse 12 eingesetzt. An der Außenseite ist eine plane Flanschfläche, welche mit einer Gegenfläche des Steckergehäuses 27 einen linearen Dichtspalt bildet. In den Dichtspalt wird ein Flüssigklebstoff eingebracht, um den Stecker 23 und das Elektronikgehäuse 12 zu verbinden und um das Elektronikgehäuse 12 gegen Umwelteinflüsse abzudichten. Der Klebespalt entsteht als planer definierter Spalt zwischen Steckergehäuse 27 und dem zugehörigen Dichtbereich am Elektronikgehäuse 12. Zur Gewährleistung der benötigten Höhe des Dichtspaltes sind mehrere Abstandsrippen vorgesehen. Das Steckergehäuse 27 weist eine Aufnahme für eine wasser- und ölundurchlässige, aber luftdurchlässige Membran 30 auf.
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Spule 26 und Leiterplatte 10 müssen miteinander in Verbindung gebracht werden. Für diese Verbindung sind Pressfit-Kontakte 31 vorgesehen: Beim Pressen auf die Pressfit-Kontakte 31 können sich die Pressfit-Kontakte an Abstützflächen 19 abstützen. Das Elektronikgehäuse 12 bildet zu diesem Zweck zwei Abstützflächen 19, an denen die Leiterplatte 10 unmittelbar zur Anlage gebracht werden kann. Der Kraftfluss wird über das Elektronikgehäuse 12 geleitet. Darüber hinaus kann sichergestellt werden, dass die Leiterplatte 10 in einem definierten Abstand zum Elektromotor 2, insbesondere zum Magnetring des Rotors 13 erfolgen kann.
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Die Verbindung zwischen Leiterplatte 10 und Elektronikgehäuse 12 wird wie folgt hergestellt: Ein Dorn 20 greift durch eine Öffnung 21 der Leiterplatte 10, wodurch die Leiterplatte 10 während der Montage geführt und in einer Endlage positioniert werden kann. Das Elektronikgehäuse 12 bildet einen Befestigungspunkt 32, der von einer der Abstützflächen 19 umgeben ist. Beim Einpressen der Pressfit-Kontakte 31 der Spule 26 können Kräfte über die Abstützfläche 19 in das Elektronikgehäuse 12 geleitet werden. Der Befestigungspunkt 32 dient der Befestigung der Leiterplatte 10 mittels Schraubverbindung.
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An einer der Abstützflächen ist die Leiterplatte 10 mittelbar über den Stecker 23 abstützbar. Der Stecker 23 wird an der Abstützfläche 19 zur Anlage gebracht. Die Leiterplatte 10 wird anschließend bei der Montage gegen den Stecker 23 gedrückt, der Kräfte über die Abstützfläche 19 in das Elektronikgehäuse 12 leitet. An einer Ausformung 33 des Steckers stützen sich Pressfit-Kontakte 29 beim Einpressen der Leiterplatte 10 gegen das Elektronikgehäuse 12 kraftschlüssig ab.
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Zwischen einer der Abstützflächen 19 und der Leiterplatte 10 ist eine Wärmeleitpaste 24 aufgebracht. Die Wärmeleitpaste 24 erleichtert die Wärmeabfuhr über das Elektronikgehäuse 12, sodass ein sicherer Betrieb auch bei starker Wärmeentwicklung des Elektromotors 2 möglich ist. Zu diesem Zweck ist eine der Abstützflächen 19 als nach innen abgesetzte Fläche 34 des topfförmigen Elektronikgehäuses 12 gestaltet. Auf diese Weise kann eine verhältnismäßig große Fläche zur Verfügung gestellt werden, insbesondere im Vergleich mit der weiteren Abstützfläche 19. Die Wärmeleitpaste 24 wird zwischen dem bspw. aus Aluminium gestalteten Elektronikgehäuse 12 und Leiterplatte 10 appliziert.
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Das Elektronikgehäuse 10 weist eine plane, umlaufende Dichtfläche auf, die mit der Flanschplatte 7 einen linearen Dichtspalt bildet. Dadurch werden Elektronikgehäuse 12 und Flanschplatte 7 miteinander verbunden und der von Elektronikgehäuse 12 und Flanschplatte 7 umschlossene Raum gegen Umwelteinflüsse gedichtet.
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Die Flanschplatte 7 weist mehrere, zu den Befestigungsdurchgängen 35 des Elektronikgehäuses 12 passende Öffnungen 36 auf. Die Öffnungen haben jeweils einen hervorstehenden Kragen 37, der in den als Anschraubauge gestalteten Befestigungsdurchgang 35 des Elektronikgehäuses 12 eingebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Flanschplatte 8 mittels Presspassung mit dem Elektronikgehäuse 12 befestigt werden. Der Befestigungsdurchgang 35 weist einen Absatz 38 auf, wodurch der Befestigungsdurchgang in zwei Abschnitt geteilt wird, einen mit großem Durchmesser und einen mit kleinem Durchmesser. Im Bereich des Abschnitts mit großem Durchmesser wird der Kragen 37 der Flanschplatte 8 eingepresst.
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Ein weiterer stufenförmiger Kragen 39 weist einen inneren Durchmesser auf, in den ein Gehäuse 7 des Basismotor-Moduls 3 eingepresst ist. Ein äußerer Durchmesser bildet mit der Stufe einen Aufnahmespalt 40 für eine Dichtung 41, die den Elektromotor 2 zur Anlagefläche des Steuertriebkastens (nicht gezeigt) hin abdichtet. Über die Flanschplatte 8 und die Anlagefläche wird Wärme des Elektromotors an die Umgebung abgeführt.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Elektromotors aus 5. Das Gehäuse 7 ist über die Flanschplatte 8 mit dem Elektronikgehäuse 12 verbunden. Der Kragen 37 greift in einen Befestigungsdurchgang 35 des Elektronikgehäuses 12. Der Stecker 23 liegt mit einem Steckerflansch 42 an einer planen Fläche des Elektronikgehäuses 12 an und ist mittels Schraubverbindungen 43 am Elektronikgehäuse befestigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bausatz
- 2
- Elektromotor
- 3
- Basismotor-Modul
- 4
- Stecker-Modul
- 5
- Stecker-Modul
- 6
- Stecker-Modul
- 7
- Gehäuse
- 8
- Flanschplatte
- 9
- Luftraum als Isolationsraum
- 10
- Leiterplatte
- 11
- Statorblechpaket
- 12
- Elektronikgehäuse
- 13
- Rotor
- 14
- Abtriebswelle
- 15
- Rotorboden
- 16
- Permanentmagnet
- 17
- Wärmeleitplatte
- 18
- Elektronikmodul
- 19
- Abstützfläche
- 20
- Dorn
- 21
- Öffnung
- 22
- Befestigungspunkt
- 23
- Stecker
- 24
- Wärmeleitpaste
- 25
- Stator
- 26
- Spule
- 27
- Steckergehäuse
- 28
- Öffnung
- 29
- Pressfit-Kontakt
- 30
- Membran
- 31
- Pressfit-Kontakt
- 32
- Befestigungspunkt
- 33
- Ausformung
- 34
- Nach innen abgesetzte Fläche
- 35
- Befestigungsdurchgang
- 36
- Öffnung
- 37
- Kragen
- 38
- Absatz
- 39
- Stufenförmiger Kragen
- 40
- Aufnahmespalt
- 41
- Dichtung
- 42
- Steckerflansch
- 43
- Schraubverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013212933 B3 [0002, 0004]
- US 8220426 B2 [0003, 0004]
