Ein
bekannter elektromotorischer Antrieb, insbesondere Verstellantrieb
für Kraftfahrzeuge
(
DE 88 11 966 U1 ),
weist einen Kommutatormotor mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen
Stator, einen vom Stator umschlossenen, auf einer Rotorwelle drehfest
sitzenden Rotor mit Rotorwicklung und eine Kommutierungsvorrichtung
auf. Die Kommutierungsvorrichtung umfasst einen auf der Rotorwelle
befestigten Kommutator mit einer Vielzahl von Kommutatorlamellen,
die an die Rotorwicklung angeschlossen sind, und einen am Gehäuse befestigten
Bürstenhalter,
der in Bürstenführungen
verschieblich angeordnete Kommutatorbürsten trägt. Die Kommutatorbürsten sind
mittels Bürstenfedern
mit ihrer Stirnseite auf die Kommutatorlamellen aufgedrückt. Das
Gehäuse ist üblicherweise
ein Metallgehäuse.
Vorteile der
Erfindung
Die
erfindungsgemäße elektrische
Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass
einerseits das Gehäuse
aus Kunststoff insbesondere bei anspruchsvoller Gehäuseform
sehr kostengünstig
gefertigt werden kann und andererseits die von der Kommutatorvorrichtung
ausgehende elektromagnetische Störstrahlung
mit ihren niederfrequenten magnetischen und hochfrequenten elektrostatischen
Störanteilen
recht gut abgeschirmt werden. Durch entsprechenden Konzentration
der Beimengungen werden die vom Gesetzgeber und Kunden geforderten
Entstörungsgrade
in den abgestrahlten Frequenzbereichen erreicht. Durch die Schirmungseigenschaft
des Kunststoffgehäuses
ist der Einsatz von sog. Single Chip-Entstörkondensatoren in SMD-Technologie
möglich.
Durch das Kunststoffgehäuse
besitzt die elektrische Maschine ein geringes Gewicht und eine elektrisch
nicht oder nur sehr schlecht leitende Oberfläche.
Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Maschine möglich.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung enthalten die Beimengungen Stahlfasern. Dadurch werden
das elektrische und das magnetische Feld abgeschirmt, und die von
diesen ausgehenden Störungen
werden nicht oder nur sehr stark reduziert nach außen abgestrahlt.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung enthalten die Beimengungen Kohlenstoff, vorzugsweise in
Form von Ruß.
Diese Beimengungen dienen insbesondere zur Abschirmung der hochfrequenten
Störungen,
wie sie vom elektrostatischen Feld hervorgerufen werden.
Zeichnung
Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ausschnittweise eine Seitenansicht
eines elektrischen Getriebemotors, teilweise geschnitten,
2 einen Querschnitt einer
Kommutierungsvorrichtung des Getriebemotors in 1 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel,
vergrößert dargestellt.
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
Der
in 1 ausschnittweise
in Seitenansicht und teilweise aufgeschnitten dargestellte Getriebemotor
als Ausführungsbeispiel
für eine
allgemeine elektrische Maschine wird in Fahrzeugen als Stellantrieb
z.B. zur Sitzverstellung oder Fensterbetätigung eingesetzt. Er umfasst
eine in einem Getriebegehäuse 10 aufgenommenes
Getriebe, das mit der Antriebswelle eines an das Getriebegehäuse 10 angeflanschten
Kommutatormotors 11, z.B. eines Gleichstrommotors, gekoppelt
ist. Der Kommutatormotor 11 weist in bekannter Weise einen
Stator 12 und einen Rotor 13 auf. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
besitzt der den Rotor 13 konzentrisch umschließende Stator 12 einen
Rückschlußring 14 und
an der Innenfläche
des Rückschlußrings 14 um gleiche
Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnete Permanentmagnetpole 15.
Der Rückschlußring 14 ist
in einem topfförmigen
Gehäuse 16 befestigt, das
mit einem Flansch 161 am Getriebegehäuse 10 verschraubt
ist. Zur Wärmeabfuhr
trägt das
Gehäuse 16 auf
seinem Außenumfang
in Abstand voneinander angeordnete Rippen 162. Der Rotor 13 umfasst
einen genuteten Rotorkörper 17 und
eine Rotorwicklung 18, die in bekannter Weise in die Nuten
des Rotorkörpers 17 eingewickelt
ist. Der Rotor 13 sitzt drehfest auf einer Rotorwelle 19,
die einerseits im Gehäuse 16 und
andererseits im Getriebegehäuse 10 drehbar
gelagert ist und über
ein auf der Rotorwelle 19 befestigtes Antriebsritzel mit
dem Getriebe in Eingriff steht. Räumlich zwischen dem Rotorkörper 17 und
dem Getriebe ist eine mechanische Kommutierungsvorrichtung 20 angeordnet,
die einen auf der Rotorwelle 19 sitzenden Kommutator 21 mit
einer Vielzahl von am Umfang angeordneten Kommutatorlamellen 211 sowie
einen Bürstenhalter 22 mit
Kommutatorbürsten 23 umfasst.
Der Bürstenhalter 22 weist
zwei zum Kommutator 21 diametral angeordnete Bürstenköcher 24 auf,
in denen jeweils eine Kommutatorbürste 23 verschieblich
einliegt und von einer hier nicht dargestellten Bürstenfeder
radial auf den Kommutator 21 aufgedrückt wird.
Aus
Kosten- und Gewichtsgründen
ist das Gehäuse 16 des
Kommutatormotors 11 aus Kunststoff hergestellt. Die Kommutierungsvorrichtung 20 erzeugt
im Betrieb des Kommutatormotors 11 eine durch Funkenbildung
zwischen Kommutatorlamellen 211 und Kommutatorbürsten 23 verursachte
elektromagnetische Strahlung, die durch das Kunststoffgehäuse 16 hindurch
ungehindert in die Motorumgebung austritt und dort unerwünschte und
unzulässige Störungen hervorruft.
Um diese elektromagnetische Störstrahlungen
abzuschirmen sind dem Kunststoff, aus dem das Gehäuse 16 gefertigt
ist, Beimengungen aus einem magnetisch leitfähigen Material oder einem elektrisch
leitfähigen
Material oder sowohl aus einem magnetisch als auch aus einem elektrisch
leitfähigen
Material beigemischt. Die magnetisch leitfähigen Beimengungen enthalten
vorzugsweise Stahlfasern und schirmen weitgehend die niederfrequenten
Störungen
ab, die von dem beim Kommutierungsvorgang sich ausbildenden magnetischen
Feld ausgehen. Für
Beimengungen eines elektrisch leitfähigen Materials wird Kohlenstoff
verwendet, der vorzugsweise in Form von Ruß dem Kunststoff beigemengt
wird. Hierdurch werden insbesondere die hochfrequenten Störungen,
die von dem beim Kommutierungsvorgang sich ausbildenden elektrostatischen
Feld verursacht werden, gut abgeschirmt.
In 2 ist eine Kommutierungsvorrichtung 20' dargestellt,
die anstelle der zur 1 beschriebenen
Kommutierungsvorrichtung 20 in den Getriebemotor eingesetzt
werden kann. Der Kommutator 21' weist einen becherförmigen Kommutatorkörper 26 mit
einer zylindrischen äußeren Mantelfläche 261,
einer zylindrischen inneren Mantelfläche 262 und einem
Becherboden 263 auf. Im Becherboden 263 ist eine
zentrale Durchtrittsöffnung 27 vorgesehen, durch
die die Rotorwelle 19 hindurchgeführt ist. Der Kommutatorkörper 26 ist
dabei so auf die Rotorwelle 19 aufgesetzt und über den
Becherboden 263 an dieser abgestützt, dass die Becheröffnung zum
Rotorkörper 17 (1) weist. Der Kommutatorkörper 26 besteht
aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und trägt auf seiner
inneren Mantelfläche 262 die Kommutatorlamellen 211,
die wiederum mit Spaltabstand in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet
sind und sich über die
axiale Länge
des Kommutatorkörpers 26 erstrecken.
Wie bekannt und hier nicht weiter dargestellt ist, trägt jede
Kommutatorlamelle 211 an einem Lamellenende einen Anschlusshaken
zum Anschließen
der Spulen der Anker- oder Rotorwicklung 18. Der Bürstenhalter 22' ist entsprechend
der Anordnung der Kommutatorlamellen 211 im Innern des
Kommutatorkörpers 16 ebenfalls
im Inner des Kommutatorkörpers 26 angeordnet.
Der Bürstenhalter 22' weist einen
räumlich
feststehenden Tragring 28 auf, an dem zwei Bürstenköcher 24 diametral
angeordnet sind. Jeder Bürstenköcher 24 nimmt
eine Kommutatorbürste 23 auf.
Jede Kommutatorbürste 23 wird
mittels einer nicht dargestellten Bürstenfeder radial auf die Kommutatorlamellen 211 gedrückt und
steht mit einer elektrischen Anschlusslitze 29 in elektrisch
leitender Verbindung.
Durch
die beschriebene Verlagerung der Kommutatorlamellen 211 und
der Kommutatorbürsten 23 in
das Innere des Kommutatorkörpers 26 wird bereits
ein großer
Teil der vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Störstrahlung
durch den Kommutator 21' selbst
abgeschirmt, so dass die verbleibende elektromagnetische Störstrahlung
dann durch das wie vorstehend beschrieben ausgebildete Gehäuse 16 bis
nahe Null reduziert wird und in der unmittelbaren Motorumgebung
kein nennenswertes elektromagnetisches Störfeld mehr vorhanden ist.
Die
abschirmende Wirkung des Kommutators 21' wird durch verschiedene Maßnahmen
noch verbessert. So sind dem Kunststoff, aus dem der Kommutatorkörper 26 hergestellt
ist, Beimengungen aus einem magnetisch und/oder elektrisch leitfähigen Material
zugesetzt. Beispielsweise sind im Kunststoff Stahlfasern integriert
oder ist dem Kunststoff Kohlenstoff in Form von Ruß beigemischt.
Im ersten Fall werden die in der elektromagnetischen Strahlung enthaltenen
niederfrequenten Anteile und im zweiten Fall die höherfrequenten
Anteile besser bedämpft. Des
weiteren kann der Kommutatorkörper 26 aus
einem Material hergestellt werden, das per se elektromagnetische
Strahlung absorbiert. Möglich
ist auch, den Kommutatorkörper 26 aus
Metall herzustellen und auf der inneren Mantelfläche 262 eine Isolierschicht
aufzubringen, auf die dann die Kommutatorlamellen 211 aufgesetzt
werden. Eine weitere Alternative besteht darin, auf die äußere Mantelfläche 261 des
aus Kunststoff gefertigten Kommutatorkörpers 26 eine Schirmung
in Form einer metallischen Schicht oder Hülse aufzubringen.
In
allen Fällen
wird der Becherboden 263 aus einem elektromagnetische Strahlungen
absorbierenden Material hergestellt, um auch Störstrahlungen, die sich in Achsrichtung
ausbreiten, ausreichend abzuschirmen.
Bei
nicht so hohen Anforderungen an den Entstörgrad der elektrischen Maschine
kann bei der Verwendung der beschriebenen Kommutierungsvorrichtung 20' das Gehäuse 16 auch
aus reinem Kunststoff ohne Beimengungen gefertigt werden.