DE10033862C2

DE10033862C2 - Elektromotor, insbesondere bürstenloser Pumpenmotor

Info

Publication number: DE10033862C2
Application number: DE10033862A
Authority: DE
Inventors: Gunther Martin
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: US20020047330A1; DE10033862A1; US6538350B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere einen bürstenlosen Pumpenmotor, mit einem aus einem Gehäusedeckel und einem einstückigen oder gebauten Gehäusetopf bestehenden Motorgehäuse, einer Leiterplatte, in einem Durchgang durch das Motorgehäuse geführte, mit der Leiterplatte über Anschlüsse elektrisch verbundene flexible elektrische Leitungen, wobei Hohlräume im Motorgehäuse teilweise oder vollständig mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial ausgefüllt sind, die flexiblen elektrischen Leitungen zwischen deren Anschlüssen an der Leiterplatte und dem Durchgang des Motorgehäuses mit einer in der Betragssumme mindestens 40° ergebenden Gesamtrichtungsänderung verlaufen und in mindestens einem der mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial ausgefüllten Hohlräume des Motorgehäuses angeordnet sind wobei die flexiblen elektrischen Leitungen von dem aushärtbaren Kunststoffmaterial zumindest in den Bereichen der Richtungsänderungen des Verlaufs der flexiblen elektrischen Leitungen im wesentlichen vollständig umgeben sind.

Die Richtungsänderungen des Verlaufs der flexiblen elektrischen Leitungen erlauben hier über das bekannte Prinzip der Seilreibung einen großen Widerstand gegen Durchrutschen der flexiblen elektrischen Leitungen darzustellen. Dabei ist es unwesentlich, in welcher Form bzw. in welcher Raumrichtung diese Richtungsänderungen zustande kommen.

Bei bekannten Elektromotoren dieser Art werden die über die elektrischen Leitungen in den Motor eingeleitete Zugkräfte derart aufgenommen, dass diese über einen Formschluss in das Motorengehäuse geleitet werden. Auch bekannt ist, dass die elektrischen Leitungen durch das bekannte Prinzip der Seilreibung festgehalten werden. Um diese Seilreibung zu verwirklichen wird vorzugsweise ein separates Bauteil verwandt, welches als Labyrinth geformt ist, und dieses Labyrinth wird nach dem Einlegen der flexiblen elektrischen Leitungen zu deren Fixierung mit einem Bügel geschlossen. Über dieses Labyrinth mit daran befestigtem Bügel werden die Kräfte in das Motorgehäuse geleitet, die im Motorgehäuse sehr hohe Spannungen erzeugen. Dies erfordert eine robuste Dimensionierung mit der Folge, dass bei gegebenem Bauraum des gesamten Elektromotors das Motorgehäuse einen relativ großen Teil davon beansprucht, so dass für den elektrischen oder magnetischen Teil des Elektromotors entsprechend weniger Bauraum zur Verfügung steht. Damit ist der Nutzungsgrad des motorisch nutzbaren Bauraumes zum Gesamtbauraum ungünstig, was einer geringeren Leistung des Elektromotors bei gegebenem Bauraum entspricht.

Aus der EP 0 855 783 A2 ist ein Elektromotor bekannt, mit einem Motorgehäuse und mit in einem Durchgang durch das Motorgehäuse geführten flexiblen elektrischen Leitungen. Dabei sind Hohlräume im Motorgehäuse teilweise mit einem Kunststoff ausgefüllt. Die flexiblen Leitungen verlaufen zwischen den Anschlüssen und dem Durchgang durch das Motorgehäuse mit einer Richtungsänderung von mindestens 40 Grad. Die FR 25 80 439 zeigt einen Elektromotor mit einer Leiterplatte und die DE 195 18 215 A1 einen Elektromotor, bei dem Hohlräume des Motorgehäuses mit aushärtbarem Kunststoffmaterial ausgefüllt sind.

Es ist bei einem Elektromotor dieser Art ebenfalls bekannt, dass die flexiblen elektrischen Leitungen mit einem geschlossenporigen Elastomermaterial geringer Duktilität umspritzt sind, wobei dieses Material bestimmungsgemäß als Isolations- und Dichtungsmaterial zum Schutz der im Elektromotor angeordneten elektrischen und elektronischen Bauteilen vor chemischen und mechanischen Einflüssen, wie Schwingungen, dient.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Elektromotor zu schaffen, der bei gegebener Baugrösse, guter Dichtigkeit und hoher mechanischen Belastbarkeit nicht nur mit wenigen Bauteilen einfach zu montieren ist, sondern insbesondere einen optimalen, größt möglichen Quotienten aus dem elektrisch bzw. magnetisch nutzbaren Bauraum und dem gesamten Bauraum ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin die flexiblen elektrischen Leitungen in ihrer Lage und in ihrem Velauf definiert montieren zu können, um eine entsprechend danach ausgelegte Entstörschutzbeschaltung festlegen zu können.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Halterung der flexiblen elektrischen Leitungen in allen Raumrichtungen alleine durch das ausgehärtete Kunststoffmaterial gewährleistet ist, wodurch die Anschlüsse keine mechanischen Kräfte, insbesondere Zugkräfte, aufnehmen bzw. übertragen müssen und dass mit dem Gehäusedeckel Führungen einstückig sind, die als Montagehilfe für den Verlauf der flexiblen elektrischen Leitungen dienen. Das aushärtbare Kunststoffmaterial dient als Zugentlastung in allen Raumrichtungen und Dichtung. Die zugentlastende Wirkung wird alleine von den Eigenschaften des aushärtbaren Kunststoffmaterials und der geometrischen Anordnung der flexiblen elektrischen Leitungen bestimmt, wobei zusätzliche Bauteile als Zugentlastung entfallen. Der größt mögliche Quotienten aus dem elektrisch bzw. magnetisch nutzbaren Bauraum und dem gesamten Bauraum wird durch ein möglichst dünnwandiges Motorgehäuse erreicht. Dies ist realisierbar, wenn die auf die flexiblen elektrischen Leitungen wirkenden Zugkräfte großflächig über die aushärtbare Kunststoffmasse in das Motorgehäuse übertragen werden. Durch die mit dem Gehäusedeckel einstückigen Führungen ist eine definierte Anordnung der flexiblen elektrischen Leiter möglich, woduch eine entsprechend darauf ausgelegte Entstörschutzbeschaltung festlegbar ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Eine hervorragende Dichtigkeit wird bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor erreicht, indem der Kunststoff bei einem Expansionsprozess eine schaumartige, vorzugsweise geschlossenporige Beschaffenheit erhält. Dadurch schmiegt er sich, durch die Motorwandung begrenzt, an diese an und umschließt im Motorinneren befindliche statische Bauteile.

Die Führungen, die dazu dienen, die Montage der flexiblen elektrischen Leitungen in einen definierten gekrümmten Verlauf zu erleichtern, sind zweckmäßigerweise in Form von vorspringenden Fahnen oder Stiften ausgebildet. Da die Führungen keine zugentlastende Funktion zu erfüllen haben, umschließen sie die flexiblen elektrischen Leitungen nicht vollständig. So können sie zudem material- und platzsparend dimensioniert werden.

Die Führungen reichen im montierten Zustand annähernd bis zur Leiterplatte und sie sind so geformt, dass sie im montierten Zustand mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial in axialer Richtung eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung eingehen. Durch diese Maßnahme wird ein sicherer Halt des Gehäusedeckels am Gehäusetopf erreicht. Damit ist eine aufwendige, zusätzliche Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusetopf hinfällig.

Es ist selbstverständlich, das Motorgehäuse für die Befüllung mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial mit zumindest einer Öffnung zu versehen. Zur Druckentlastung während des Befüllens sind zweckmäßigerweise zwei Öffnungen im Gehäusedeckel vorzusehen.

Eine für die Befüllung mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial besonders hilfreiche Maßnahme stellt die Anordnung einer Tülle zwischen den flexiblen elektrischen Leitungen und deren Durchgang im Motorgehäuse dar, wobei die Tülle die flexiblen elektrischen Leitungen und das Motorgehäuse derart dicht umschließt, dass die aushärtbare Kunststoffmasse im flüssigen Zustand nicht austreten kann. Aus gleichem Grund schließt der Gehäusedeckel den Gehäusetopf mit montierter Tülle dicht ab.

Um eine besonders sichere Zugentlastung zu erreichen, verlaufen die flexiblen elektrischen Leitungen im Motorgehäuse schleifenartig, d. h. mit größt möglicher Gesamtrichtungsänderung auf kleinstem Raum.

Eine weiter verbesserte Zugentlastung ergibt sich, wenn das aushärtbare Kunststoffmaterial den Raum zwischen dem Gehäusedeckel un der Leiterplatte annähernd vollständig ausfüllt, da sich dann das aushärtbare Kunststoffmaterial großflächig mit Gehäuseanformungen und der Leiterplatte form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig verbinden kann.

Damit auch die Verbindung zwischen dem Gehäusetopf und dem aushärtbaren Kunststoffmaterial ausreichend ist wird vorgeschlagen, den Gehäusetopf so auszubilden, dass eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusetopf und dem aushärtbaren Kunststoffmaterial gegeben ist.

Um den erfindungsgemäßen Elektromotor besonders wirtschaftlich montieren zu können, werden zwei Montagereihenfolgen vorgeschlagen.

Nach dem ersten Vorschlag wird zunächst eine erste Baueinheit aus einem bewickelten Statorkern und der mit den flexiblen elektrischen Leitungen versehenen Leiterplatte in den Motortopf eingefügt, dann werden die flexiblen elektrischen Leitungen in die Führungen des Gehäusedeckels gefügt, die Zuordnung des Motordeckels zum Motorgehäuse durch die Tülle hergestellt, der Motordeckel in das Motorgehäuse gefügt, das Motorgehäuse mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial durch zumindest eine Öffnung im Motorgehäuse befüllt und schließlich das aushärtbare Kunststoffmaterial ausgehärtet.

Nach dem zweiten Vorschlag wird zunächst der bewickelte Statorkern in zweiter Baueinheit mit der Leiterplatte und den Anschlussleitungen komplett montiert, dann die flexiblen elektrischen Leitungen in die Führungen des Gehäusedeckels gefügt, die Zuordnung der dritten Baueinheit bewickelter Statorkern, Leiterplatte, flexible elektrische Leitungen und Gehäusedeckel zu dem Motorgehäuse hergestellt, das Motorgehäuse mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial durch zumindest eine Öffnung im Motorgehäuse befüllt und schließlich das aushärtbare Kunststoffmaterial ausgehärtet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors im teilmontierten Zustand,

Fig. 2 eine räumliche Darstellung des komplett montierten erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 3 einen Gehäusedeckel

Fig. 4 den Gehäusedeckel mit eingelegten flexiblen elektrischen Leitungen,

Fig. 5 den Gehäusedeckel mit einer vormontierten Leiterplatte und

Fig. 6a, 6b, 6c einen flexiblen elektrischen Leiter mit Richtungsänderungen.

Fig. 1 zeigt eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors 1, mit einem Motorgehäuse 2, flexiblen elektrischen Leitungen 5, einer mit den flexiblen elektrischen Leitungen 5 über über Anschlüsse 8 elektrisch verbundenen Leiterplatte 3, einer die flexiblen elektrischen Leitungen 5 dicht einschließenden Tülle 14, die in einem Durchgang 4 im Motorgehäuse 2 angeordnet ist.

Fig. 2 ist die Darstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors 1 im montierten Zustand, mit dem Motorgehäuse 2, bestehend aus einem Gehäusetopf 11 und einem Gehäusedeckel 10, den flexiblen elektrischen Leitungen 5, die hier der Einfachheit halber verkürzt dargestellt sind, der Tülle 14, die beispielsweise als Gummitülle ausgeführt sein kann und der Öffnungen 13 für die Befüllung mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial.

Fig. 3 zeigt den Gehäusedeckel 10 mit einer teilweise umlaufenden Wandung 19, Führungen 12 zur Aufnahme der flexiblen elektrischen Leitungen, einer Öffnung 13 für die Befüllung mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial, der Öffnung 4 für den Durchgang der flexiblen elektrischen Leitungen. Die Führungen 12 sind einstückig mit dem Gehäusedeckel 10 und so dimensioniert, dass sie nachgiebig sind und die flexiblen elektrischen Leitungen aufnehmen können.

In Fig. 4 ist der Gehäusedeckel 10 mit den vormontierten flexiblen elektrischen Leitungen 5 dargestellt, die dabei so in die Führungen 12 gelegt sind, dass die Betragssumme aller Richtungsänderungen mindestens 40° beträgt. Die Führungen sind so dimensioniert, dass durch sie alleine keine ausreichende zugentlastende Wirkung erzielbar wäre.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Elektromotors 1, wobei der Motortopf und darin befindliche Bestandteile des Elektromotors weggelassen sind, mit dem Gehäusedeckel 1a, der Leiterplatte 3, den flexiblen elektrischen Leitungen 5 und der Tülle 14. Ein Raum 20 zwischen dem Gehäusedeckel 10 und der Leiterplatte 3 ist vereinfacht durchscheinend (punktiert) gezeichnet mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial 7 gefüllt, wodurch sich eine innige Verbindung der genannten Bauteile mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial ergibt.

Fig. 6a zeigt einen flexiblen elektrischen Leiter 5 mit einer einzigen Richtungsänderung 2∝ von mindestens 40°. In Fig. 6b ist ein flexibler elektrischer Leiter 5 mit zwei Richtungsänderungen ∝ dargestellt, die zusammen mehr als 40° betragen. Fig. 6c zeigt einen flexiblen elektrischen Leiter mit zwei Richtungsänderungen ∝ deren Beträge zusammen mehr als 40° betragen. Es sind jedoch beliebig viele Richtungsänderungen denkbar, deren Betragssumme mehr als 40° ergeben.

Claims

1. Elektromotor (1), insbesondere bürstenloser Pumpenmotor, mit einem aus einem Gehäusedeckel (10) und einem einstückigen oder gebauten Gehäusetopf (11) bestehenden Motorgehäuse (2), einer Leiterplatte (3), in einem Durchgang (4) durch das Motorgehäuse (2) geführte, mit der Leiterplatte (3) über Anschlüsse (8) elektrisch verbundene flexible elektrische Leitungen (5), wobei Hohlräume (6) im Motorgehäuse (2) teilweise oder vollständig mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial (7) ausgefüllt sind, die flexiblen elektrischen Leitungen (5) zwischen deren Anschlüssen (8) an der Leiterplatte (3) und dem Durchgang (4) des Motorgehäuses (2) mit einer in der Betragssumme mindestens 40° ergebenden Gesamtrichtungsänderung verlaufen und in mindestens einem der mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial (7) ausgefüllten Hohlräume (6) des Motorgehäuses (2) angeordnet sind wobei die flexiblen elektrischen Leitungen (5) von dem aushärtbaren Kunststoffmaterial (7) zumindest in den Bereichen der Richtungsänderungen des Verlaufs der flexiblen elektrischen Leitungen (5) im wesentlichen vollständig umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung der flexiblen elektrischen Leitungen (5) in allen Raumrichtungen alleine durch das ausgehärtete Kunststoffmaterial (7) gewährleistet ist, wodurch die Anschlüsse (8) keine mechanischen Kräfte, insbesondere Zugkräfte, aufnehmen bzw. übertragen müssen und dass mit dem Gehäusedeckel (10) einstückige Führungen (12) als Montagehilfe für den Verlauf der flexiblen elektrischen Leitungen dienen.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Kunststoffmaterial (7) eine schaumartige Beschaffenheit aufweist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (12) in Form von vorspringenden Fahnen oder Stiften ausgebildet sind.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (12) die flexiblen elektrischen Leitungen (5) nicht vollständig umschließen.

5. Elektromotor nach Anspruch 12, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (12) im montierten Zustand annähernd bis zur Leiterplatte (3) reichen.

6. Elektromotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (12) und/oder weitere Anformungen am Gehäusedeckel (10) so gestaltet sind, dass sie im montierten Zustand mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial (7) in axialer Richtung einen Formschluss bilden.

7. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Motorgehäuse (2) zumindest eine Öffnung (13) für die Befüllung mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial (7) vorhanden ist.

8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Öffnungen (13) im Gehäusedeckel (10) vorhanden sind.

9. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den flexiblen elektrischen Leitungen (5) und dem Durchgang (4) durch das Motorgehäuse (2) eine Tülle (14) angeordnet ist, wobei diese die flexiblen elektrischen Leitungen (5) und das Motorgehäuse (2) derart dicht umschließt, dass die aushärtbare Kunststoffmasse (7) im flüssigen Zustand nicht austreten kann.

10. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (10) den Gehäusetopf (11) mit montierter Tülle (14) derart dicht abschließt, dass die aushärtbare Kunststoffmasse im flüssigen Zustand nicht austreten kann.

11. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der flexiblen elektrischen Leitungen (5) im Motorgehäuse (2) schleifenartig ist.

12. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Kunststoffmaterial (7) den Raum (20) zwischen dem Gehäusedeckel (10) und der Leiterplatte (3) annähernd vollständig ausfüllt.

13. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Kunststoffmaterial (7) und der Gehäusetopf (11) eine form- und/oder kraft-und/oder stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen.

14. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Einfügen einer aus einem bewickelten Statorkern (15) und der mit den flexiblen elektrischen Leitungen (5) versehenen Leiterplatte (3) bestehenden ersten Baueinheit (16) in den Motortopf (11);
- Fügen der flexiblen elektrischen Leitungen (5) in die Führungen (12) des Gehäusedeckels (10);
- Zuordnen des Gehäusedeckels (10) zum Motorgehäuse (2) anhand der Tülle (14);
- Fügen des Gehäusedeckels (10) in das Motorgehäuse (2);
- Befüllen des Motorgehäuses (2) mit aushärtbarem Kunststoffmaterial (7) durch zumindest eine Öffnung (13) im Motorgehäuse (2);
- Aushärtung des aushärtbaren Kunststoffmaterials (7).

15. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors nach zumindest einem der Ansprüche 1-13, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Montage des bewickelten Statorkerns (15) in zweiter Baueinheit (17) mit der Leiterplatte (3) und den flexiblen elektrischen Leitungen (5);
- Fügen der flexiblen elektrischen Leitungen (5) in die Führungen (12) des Gehäusedackels (10);
- Zuordnen einer dritten Baueinheit (18), bestehend aus Statorkern (15), Leiterplatte (3), flexiblen elektrischen Leitungen (5) und Gehäusedeckel (10) zu dem Motorgehäuse (2);
- Befüllen des Motorgehäuses (2) mit aushärtbarem Kunststoffmaterial (7) durch zumindest eine Öffnung (13) im Motorgehäuse (2);
- Aushärtung des aushärtbaren Kunststoffmaterials (7).