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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotorbaugruppe, insbesondere für einen Verstellmotor zur Anwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, einen Elektromotor mit der Elektromotorbaugruppe sowie ein Verfahren zur Herstellung der Elektromotorbaugruppe.
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1 zeigt ein Polgehäuse der
DE 10 2009 027 370 A1 . Das Polgehäuse umfasst ein Polrohr
1 und einen Ringmagneten
2. Die Mantelfläche des Polrohrs
1 wurde ursprünglich aus einem Stahlblech gestanzt und sodann zum Polrohr
1 zusammengerollt. Der Ringmagnet
2 ist über eine der beiden Stirnseiten des Polrohrs
1 in das Polrohr
1 eingepresst. Ein Innendurchmesser
3 des Polrohrs
1 ist konstant über die gesamte Länge des Polrohrs
1. Der Grad beim Stanzen der Mantelfläche ist so gelegt, dass er nach außen gerichtet ist und somit das Einfügen des Ringmagneten
2 nicht behindert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Elektromotorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht es, einen kostengünstigen Elektromotor herzustellen. Dies wird insbesondere durch geringeren Materialeinsatz, günstigere Materialien, weniger Fertigungsschritte sowie den Einsatz kostengünstiger Werkzeuge erreicht. Des Weiteren lässt die Erfindung mehr Freiheit bei dem Design und der Ausgestaltung des Elektromotors, insbesondere des Polrohrs. Das erfindungsgemäße Design des Polrohrs ermöglicht eine sehr variable Gestaltung des Magnetaußendurchmessers bei niedrigem Werkzeugaufwand. Es kann auf sehr einfache Weise der benötigte Magnetaußendurchmesser reduziert werden, so dass die Materialkosten für den Magneten reduziert werden. Die Anpassung des Durchmessers am Polrohr für den Ringmagneten hat keine Auswirkung auf den Durchmesser an den stirnseitigen Enden des Polrohrs, so dass bei verschiedenen Ringmagnetaußendurchmessern dieselben Lagerdeckel und/oder Bürstenhalter verwendet werden können. All diese Vorteile werden erreicht durch eine Elektromotorbaugruppe, insbesondere für einen Verstellmotor zur Anwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem Polrohr und einem Ringmagneten. Das Polrohr umfasst dabei einen ersten Abschnitt mit einem ersten Innendurchmesser, einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Innendurchmesser und einen zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordneten dritten Abschnitt mit einem dritten Innendurchmesser. Die Innendurchmesser bezeichnen dabei jeweils die innere lichte Weite des jeweiligen Abschnitts. Ein Außenumfang des Ringmagneten liegt am Innenumfang des dritten Abschnitts an. Dementsprechend entspricht der Außendurchmesser des Ringmagneten dem dritten Innendurchmesser am Polrohr. Die Innendurchmesser sind dabei so gewählt, dass der dritte Innendurchmesser kleiner ist als der erste Innendurchmesser und kleiner ist als der zweite Innendurchmesser. Somit ist das Polrohr in der Mitte verjüngt ausgebildet und weitet sich zu den beiden Stirnenden hin auf. An den beiden Stirnenden des Polrohrs können weitere Bauteile, insbesondere Lagerdeckel, des Elektromotors angeordnet werden. Dadurch, dass der in der Mitte liegende dritte Abschnitt mit dem dritten Innendurchmesser individuell auf verschiedene Außendurchmesser des Ringmagneten angepasst wird, können die Innendurchmesser an beiden außenliegenden Abschnitten konstant gehalten werden. Dadurch bedarf es bei einer Änderung der Größe des Ringmagneten nicht gleichzeitig auch einer Veränderung der weiteren Bauteile, wie beispielsweise der Lagerdeckel und/oder ein Bürstenhalter.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt direkt an den dritten Abschnitt grenzt, und der zweite Abschnitt direkt an den dritten Abschnitt grenzt. Der erste Abschnitt geht somit direkt in den dritten Abschnitt über. Der dritte Abschnitt wiederum geht direkt in den zweiten Abschnitt über.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das gesamte Polrohr einteilig ausgeführt ist. Ferner ist es von Vorteil, dass das Polrohr aus einer einteiligen, gerollten Mantelfläche besteht. Herkömmliche Polrohre werden teilweise durch einen Tiefziehprozess hergestellt. Mit diesem herkömmlichen Prozess ist es jedoch nicht möglich, die beiden außenliegenden Abschnitte mit einem größeren Innendurchmesser auszubilden. Mit einem Tiefziehprozess können nur einseitig größere Durchmesser realisiert werden. Deshalb wird im vorliegenden Fall das Polrohr insbesondere durch Aufrollen einer ausgestanzten Mantelfläche hergestellt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der dritte Abschnitt zumindest so breit ist wie der Ringmagnet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ringmagnet mit seinem kompletten Außenumfang am Polrohr anliegt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Abschnitt durchgehend den konstanten ersten Innendurchmesser aufweist und/oder der zweite Abschnitt durchgehend den konstanten zweiten Innendurchmesser aufweist und/oder der dritte Abschnitt durchgehend den konstanten dritten Innendurchmesser aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, dass das Polrohr einfach hergestellt werden kann und dass keine Absätze das Einschieben bzw. Einpressen des Ringmagneten in das Polrohr behindern. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Polrohr der Ringmagnet von beiden Seiten eingeschoben werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Polrohr an einem Ende mit dem ersten Innendurchmesser und am anderen Ende mit dem zweiten Innendurchmesser endet. Auch direkt an den Enden des Polrohrs sind somit keine weiteren Absätze vorgesehen, sondern der erste Abschnitt mit dem ersten Innendurchmesser erstreckt sich bis zum ersten stirnseitigen Ende des Polrohrs und der zweite Abschnitt mit dem zweiten Innendurchmesser erstreckt sich bis zum anderen stirnseitigen Ende des Polrohrs.
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Ferner bevorzugt ist es, einen Deckel oder Lagerdeckel stirnseitig auf das Polrohr aufzusetzen. Insbesondere werden Deckel und/oder Lagerdeckel beidseitig des Polrohrs stirnseitig aufgesetzt. Die Erfindung erlaubt hier eine sehr große Flexibilität, da das gerollte Polrohr beidseitig offen ist und somit beidseitig verschiedenste Deckel oder Lagerdeckel, insbesondere aus kostengünstigem und leichtem Kunststoff, aufgesetzt werden können. Im tiefgezogenen Gehäuse gemäß dem Stand der Technik war dies nicht möglich, da hier herstellungsbedingt immer eine Stirnseite durch den Boden des Poltopfes beim Tiefziehprozess vorgegeben war. Insbesondere der Einsatz von Kunststoffdeckeln und/oder Kunststofflagerdeckeln führt zur Gewichtsreduzierung des Elektromotors und erhöht die Flexibilität im Design des Elektromotors.
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Ferner bevorzugt ist es, dass der dünnwandige Ringmagnet eingepresst und/oder eingeklebt wird.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, dass eine Wandstärke des Ringmagneten dünner ist als eine Wandstärke des Polrohrs ist. Dies verdeutlicht nochmals, dass der Ringmagnet äußerst dünnwandig ausgeführt ist und somit die erfindungsgemäße Vorrichtung eine äußerst große Flexibilität in Hinsicht auf Design und kompakte Bauweise des Elektromotors gibt.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Elektromotor, ausgebildet als Verstellmotor zur Anwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, umfassend zumindest eine der soeben beschriebenen Elektromotorbaugruppen. Insbesondere findet dieser Elektromotor Anwendung als Verstellmotor für einen Sitz in einem Kraftfahrzeug. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Elektromotorbaugruppe beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf den erfindungsgemäßen Elektromotor.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Elektromotorbaugruppe oder des Elektromotors, umfassend die folgenden Schritte:
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- (i) Bereitstellen einer Mantelfläche des Polrohrs,
- (ii) Formen des Polrohrs durch Einrollen der Mantelfläche, und
- (iii) Einsetzen des Ringmagneten in das Polrohr, so dass der Außenumfang des Ringmagneten am Innenumfang des dritten Abschnitts des Polrohrs anliegt.
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Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Elektromotorbaugruppe und des erfindungsgemäßen Elektromotors beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren.
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Als bevorzugte Herstellungsmethode wird die Mantelfläche, also das noch ungerollte Polrohr, durch Stanzen hergestellt. Das Polrohr wird insbesondere aus einem Stahlblech gestanzt. In besonders bevorzugter Ausführung wird eine Stanzrichtung so gesetzt, dass ein Grat, welcher bei dem Stanzen entsteht, lediglich auf einer Außenseite des Polrohrs entsteht. Im Gegensatz zu dem tiefgezogenen Gehäuse nach dem Stand der Technik kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren jeglicher Stanzprozess vor dem Formen des Polrohrs vollzogen werden. Dadurch kann auch eine Stanzrichtung beliebig gesetzt werden, so dass ein entstehender Grat beim Einsetzen des dünnwandigen Ringmagneten nicht störend entgegensteht. Alternativ kann es bei gewissen Ausführungen des Elektromotors auch vonnöten sein, die Gratseite nach Innen zu verlegen. Auch diese gestalterische Freiheit ist dem Konstrukteur beim erfindungsgemäßen Verfahren gegeben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Mantelfläche derart gerollt, dass das Polrohr auf Stoß, d.h., ohne Überlappung der Mantelfläche, geformt wird. Die Ausdehnung der gestanzten Mantelflächen entspricht also in einer Richtung genau dem Umfang des zu formenden Polrohrs, so dass das Polrohr ohne Überlappung der Mantelfläche, auf Stoß, geformt werden kann. Dadurch wird der Materialeinsatz minimiert und es entsteht ein durchgehend einheitlicher Innenumfang des Polrohrs. Bevorzugt wird die Mantelfläche um einen Innendorn gerollt, wobei die Mantelfläche mittels eines Biegewerkzeugs in mehreren Schritten zu einem Zylinder umgeformt bzw. gerollt wird. Dabei kommt die Mantelfläche im dritten Abschnitt (11) an Innendorn zum anliegen, während im zweiten Abschnitt (10) noch ein kleiner Spalt zwischen der Mantelfläche und dem Innendorn verbleibt, damit nach vollständigem Rollen der Mantelfläche der Innendorn axial aus dem Polrohr entfernt werden kann.
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Bevorzugt weist der Innendorn an einem Ende einen kugel- oder kalottenförmigen Fortsatz auf. Auf dem dein Lagerdeckel während dem Einrollen der Mantelfläche zentriert werden kann. Nach dem Zentrieren kann die Mantelfläche vollständig um den Innendorn geschlossen werden und der Lagerdeckel an dem nunmehr fertig gerollten Polrohr befestigt – insbesondere mit Vercrimpt werden
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an den beiden, den Stoß bildenden Seiten der Mantelfläche, komplementäre Hinterschneidungen für eine formschlüssige Verbindung der beiden Seiten ausgestanzt werden. Durch solch komplementäre Hinterschneidungen, insbesondere mit puzzleförmiger Ausgestaltung, kann der Stoß der gerollten Mantelfläche mittels Formschluss gesichert werden. Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhafterweise auch eine Klebung und/oder Schweißung und/oder Lötung des Stoßes vorgesehen.
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In weiterer bevorzugter Gestaltung wird aus der Mantelfläche zumindest ein stirnseitiges Anschlusselement vor dem Einrollen ausgestanzt, das beispielsweise zur formschlüssigen Verbindung mit dem Lagerdeckel – insbesondere zu dessen Vercrimpen genutzt werden kann. Bevorzugt werden solche Anschlusselemente beidseitig des Polrohrs vorgesehen. Dadurch, dass diese Anschlusselemente vor dem Einrollen ausgestanzt werden, ist die Stanzrichtung und somit die Ausrichtung des Grates frei wählbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein Polgehäuse mit ringförmigem Magnet gemäß dem Stand der Technik, und
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2 eine erfindungsgemäße Elektromotorbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsform der Erfindung
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Im Folgenden wird anhand der 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer erläutert. 2 zeigt eine Elektromotorbaugruppe 7 mit einem Polrohr 8 und einem Ringmagneten 15. Das einstückige Polrohr 8 unterteilt sich in drei Abschnitte, nämlich den ersten Abschnitt 9, den zweiten Abschnitt 10 und den dritten Abschnitt 11. Der dritte Abschnitt 11 ist dabei zwischen dem ersten Abschnitt 9 und dem zweiten Abschnitt 10 angeordnet. Der erste Abschnitt 9 weist einen ersten Innendurchmesser 12 auf. Der zweite Abschnitt 10 weist einen zweiten Innendurchmesser 13 auf. Der dritte Abschnitt 11 weist einen dritten Innendurchmesser 14 auf. Der dritte Innendurchmesser 14 ist dabei kleiner als der erste Innendurchmesser 12 und der zweite Innendurchmesser 13.
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Insbesondere ist der dritte Innendurchmesser 14 zumindest 1%, insbesondere zumindest 2%, insbesondere zumindest 5%, kleiner als der erste Innendurchmesser 12 und/oder zweite Innendurchmesser 13.
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Der Ringmagnet 15 weist einen einheitlichen Außendurchmesser 16 auf. Der Außendurchmesser 16 des Ringmagneten 15 entspricht im Wesentlichen dem dritten Innendurchmesser 14. Der Ringmagnet 15 ist derart in das Polrohr 8 eingesetzt, dass seine Außenfläche an der Innenfläche des dritten Abschnitts 11 zu liegen kommt. Der Ringmagnet 15 weist eine erste Breite 19 auf. Diese erste Breite 19 ist kleiner als eine zweite Breite 20 des dritten Abschnitts 11. Dadurch liegt die vollständige Außenfläche des Ringmagneten 15 an der Innenfläche des dritten Abschnitts 11 des Polrohrs 8 an.
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An einem stirnseitigen Ende des Polrohrs 8 ist ein Deckel 17, insbesondere Lagerdeckel, in das Polrohr 8 eingesetzt und am Polrohr 8 zentriert. Der Deckel 17 liegt teilweise stirnseitig am Polrohr 8 und teilweise an der Innenseite des Polrohrs 8 an.
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Des Weiteren weist das Polrohr 8 an einer Stirnseite ein Anschlusselement 18 auf. Dieses Anschlusselement 18 ist integral und einstückig mit dem Polrohr 8, so dass es bereits bei dem Stanzvorgang der Mantelfläche des Polrohrs 8 entstanden ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entsteht eine sehr viel größere Flexibilität beim Design der Elektromotorbaugruppe 7, da auf beiden Seiten des Polrohrs 8 individuell geformte Deckel und/oder Lagerdeckel aufgesetzt werden können. Insbesondere bietet sich hier der Einsatz von Kunststoffdeckeln und/oder Kunststofflagerdeckeln auf beiden Seiten an, was zur Gewichtsreduzierung des gesamten Elektromotors führt. Die Formgebung solcher Deckel und Lagerdeckel ist nicht durch einen nachteiligen Tiefziehprozess beeinflusst, sondern kann frei gestaltet werden. Da der dritte Abschnitt 11 einen kleineren Innendurchmesser (dritter Innendurchmesser 14) als der Rest des Polrohrs 8 aufweist, kann bei gleichbleibenden Deckeln 17, der dritte Innendurchmesser 14 auf verschiedene Größen des Ringmagneten 15 angepasst werden – wobei insbesondere der Innendurchmesser des Ringmagneten gleich bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009027370 A1 [0002]