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Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor, insbesondere einen Kühlerlüftermotor eines Kraftfahrzeugs.
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Ein derartiger Elektromotor umfasst üblicherweise einen gegenüber einem feststehenden Stator drehbar gelagerten Rotor. Bei einem bürstenlosen Elektromotor ist der Stator mit einer Stator- oder Drehfeldwicklung versehen, mit der durch deren Beaufschlagung mit einem Wechselstrom ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird. Der Rotor ist in der Regel mit Permanentmagneten bestückt, die ein mit dem Drehfeld des Stators wechselwirkendes Rotormagnetfeld erzeugen.
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Bei einem bürstenlosen Elektromotor wird der zur Speisung der Statorwicklung vorgesehene Wechselstrom üblicherweise durch einen Umrichter (Wechselrichter) erzeugt. Bei kleineren Elektromotoren ist dieser Umrichter zusammen mit einer zugeordneten Steuerelektronik häufig in ein Elektronikfach aufgenommen, das in den Elektromotor bzw. in dessen Motorgehäuse integriert ist. Zudem sollte die Statorwicklung gegenüber einem häufig als Blechpaket aus gestapelten Blechlamellen aufgebauten Statorgrundkörper zuverlässig elektrisch isoliert sein.
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Ein aus der
EP 2 852 035 B1 bekannter bürstenloser und als Innenläufer(-motor) konzipierter Elektromotor, insbesondere Kühlerlüftermotor, umfasst einen gegenüber einem Stator drehbar gelagerten Rotor und einen Motorträger, der ein mit einem Elektronikfachdeckel dichtend verschlossenes oder verschließbares Elektronikfach zur Aufnahme einer Umrichterelektronik enthält. Diese umfasst eine mit passiven und aktiven Bauelementen sowie mit in Brückenschaltung verschalteten Leistungshalbleitern bestückte Leiterplatte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der genannten Art mit integriertem Anschluss, insbesondere zur Kontaktierung mit einer externen Motor-)Elektronik, anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Varianten, Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der insbesondere als ein Kühlerlüftermotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehene und eingerichtete bürstenlose Elektromotor weist einen, insbesondere plattenartigen oder plattenförmigen, Motorträger (eine Motorträgerplatte) und einen am Motorträger befestigten Stator mit einer Stator- oder Drehfeldwicklung und einen Steck- oder Steckeranschluss zur, insbesondere direkten, Verbindung mit Wicklungsenden der Stator- oder Drehfeldwicklung auf. Mit anderen Worten sind die Wicklungsenden der Stator- oder Drehfeldwicklung zu deren, insbesondere mehrphasigen, Bestromung direkt mit Anschlusskontakten des Steckanschlusses verbunden.
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Der Steckanschluss ist zur Verbindung mit einer außerhalb des Elektromotors angeordneten (Motor-)Elektronik zur, beispielsweise dreiphasigen, Bestromung der Stator- oder Drehfeldwicklung vorgesehenen bzw. eingerichtet. Beispielsweise sind die Anschlusskontakte des Steckanschlusses als Klemmkontakte oder als Schweißkontakte oder als kombinierte Klemm-Schweiß-Kontakte zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit Leiteradern eines Anschlusskabels ausgeführt.
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Der Elektromotor ist geeigneter Weise ein Innenläufermotor, dessen zu einer Motorachse (Motordrehachse) konzentrischer Stator einen, insbesondere Permanentmagneten aufweisenden, Rotor umgibt. In der Ausführung als Innenläufermotor ist der im Innern des Stators angeordnete Rotor um die Motordrehachse drehbar gelagert. Der Elektromotor kann auch als ein Außenläufermotor ausgeführt sein, dessen zu einer Motorachse (Motordrehachse) konzentrischer Stator im Motorbetrieb von einem beispielsweise topfartigen Rotor mit innenwandseitigen Permanentmagneten umlaufen ist.
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Geeigneter Weise weist der Stator einen, vorzugsweise unter Bildung einer umlaufenden Ringkante, ringförmigen, Statorgrundkörper mit radial orientierten, insbesondere radial nach Innen gerichteten, Statorzähnen auf. Besonders vorteilhaft ist der Statorgrundkörper mit einem Kunststoffmantel umgeben, insbesondere mit einer Kunststoffummantelung zur elektrischen Isolierung der Stator- oder Drehfeldwicklung umspritzt.
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Der Stator weist zudem die Stator- oder Drehfeldwicklung mit Wicklungsenden für eine mehrphasige, insbesondere dreiphasige, Bestromung der Stator- oder Drehfeldwicklung, auf. Die Stator- oder Drehfeldwicklung ist insbesondere aus Spulen gebildete, welche auf den Statorzähnen angeordnet sind. Die Spulen sind beispielsweise für eine Stern- oder Dreieckschaltung zumindest teilweise untereinander und/oder miteinander verbunden.
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Der Steckanschluss ist zwischen dem Statorgrundkörper und dem Motorträger angeordnet. Vorzugsweise ist der Steckanschluss zwischen dem Statorgrundkörper und dem Motorträger geklemmt. Mit anderen Worten ist die Fixierung oder Halterung des Steckanschlusses am Elektromotor durch eine Klemmverbindung zwischen dem Motorträger und dem Stator realisiert. Dabei ist der Steckanschluss vorzugsweise am Stator bzw. am Statorgrundkörper abgestützt und mittels des Motorträger fixiert, wenn dieser und der Stator bzw. der Statorgrundkörper miteinander verbunden werden. Die Verbindung zwischen dem Motorträger und dem Stator bzw. dessen Statorgrundkörper ist beispielsweise mittels über Fixier- oder Stemmöffnungen des Motorträgers geführte und anschließend umgeformte Stemmnoppen der statorseitigen Kunststoffummantelung hergestellt oder herstellbar.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Statorgrundkörper, insbesondere an dessen umlaufenden Ringkante, eine Anzahl an Fügekonturen auf, welche mit Fügeelementen des Steckanschlusses unter Herstellung einer Fügeverbindung korrespondierenden. Die statorseitigen Fügekonturen können in der Kunststoffummantelung vorhandene Ausnehmungen sein, welche beispielsweise bei einem Elektromotor mit integrierter Elektronik für Dichtelemente von Wicklungsenden der Stator- oder Drehfeldwicklung konzipiert sind.
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Geeigneter Weise weist der Steckanschluss ein Anschlussgehäuse mit den Anschlusskontakten für die Wicklungsenden der Stator- oder Drehfeldwicklung auf. Besonders bevorzugt sind die Anschlusskontakte des Steckanschlusses als, insbesondere hakenförmige, Stromschienen ausgeführt. Der Steckanschluss kann als Stecker oder als Buchse mit umlaufend geschlossener Anschluss- oder Abdeckkappe ausgeführt sein, um die Anschlusskontakte, beispielsweise fingersicher, abzudecken. Alternativ kann der Steckkontakt auch ohne eine die Anschlusskontakte umschließender Abdeckkappe ausgeführt sein. Der Steckanschluss kann auch, insbesondere in dieser Ausführung, allgemein als Kontakteinheit bezeichnet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Steckanschluss einen, insbesondere stromschienenartigen, Masse- oder Erdungskontakt auf. Dieser ist oder wird mit dem Motorträger kontaktiert, insbesondere im Zuge der Montage des Stators oder des Statorgrundkörpers am oder mit dem Motorträger.
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Zweckmäßigerweise sind die Fügeelemente des Steckanschlusses an das Anschlussgehäuse angeformt. Vorzugsweise weist der Steckanschluss eine Abdeckkappe zur Abdeckung des Anschlussgehäuses und/oder zur Sicherung eines Vergussmaterials auf, mit welchem der Steckanschluss versehen ist. Das Vergussmaterial dient zur zuverlässigen Abdichtung der anschlussseitigen Kontakte bzw. deren Kontaktverbindungen mit den Wicklungsenden der Stator- oder Drehfeldwicklung.
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Besonders bevorzugt ist der Steckanschluss in einem spitzen Winkel gegenüber einer zum Stator und/oder zum Motorträger parallelen Ebene und/oder in einem Winkel kleiner 90° und größer 45° zu einer Motordrehachse schräg verlaufend angeordnet oder angestellt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Explosionsdarstellung einen bürstenlosen Elektromotor in Innenläuferausführung mit einem Stator sowie mit einem plattenartigen Motorträger und mit einem Steckanschluss mit Anschlusskontakten für Wicklungsenden einer Statorwicklung (Drehfeldwicklung),
- 2 in einer perspektivischen Darstellung den Stator mit an einer Ringkante eines ummantelten Statorträgers montiertem und mit den Wicklungsenden der Statorwicklung (Drehfeldwicklung) kontaktiertem Steckanschluss,
- 3 in einem Ausschnitt aus 2 den Steckanschluss ohne Kontaktierung mit den Windungsenden der Statorwicklung (Drehfeldwicklung),
- 4 in einer Schnittdarstellung die Verbindung des Motorträgers mit dem Stator im Bereich eines Masse- oder Erdungskontaktes (Ground-Kontakt),
- 5 in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise im Bereich des Steckanschlusses den mit einem topfartigen Lüfterrad verbundenen Elektromotor, und
- 6 ausschnittsweise in einer Schnittdarstellung den Elektromotor mit dem mit einer Vergussmasse versehenen Steckanschluss.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Angaben, wie axial und radial sind auf eine in 1 angedeutete Motorachse (Drehachse) D und die darin eingezeichnete Axial- und Radialrichtung A bzw. R bezogen.
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung einen plattenförmigen Motorträger 1 und einen Stator 2 eines Elektromotors 3, der vorzugsweise als Antrieb für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs dient. Der bürstenlose Elektromotor 3 ist beispielsweise als Innenläufermotor ausgeführt, dessen hier nicht dargestellter, mit Permanentmagneten versehener Rotor innerhalb des Stators 2 angeordnet und um die Drehachse D drehbar gelagert ist. Der Motorträger 1 ist vorzugsweise ein Aluminium-Druckgussteil.
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Der Stator 2 weist einen Statorgrundkörper 4 und eine Stator- oder Drehfeldwicklung 5 auf. Der Statorgrundkörper 4, der vorzugsweise aus einer Anzahl von zu einem Blechpaket gestapelten Blechlamellen gebildet ist, ist mit einem Kunststoffmantel 6 umspritzt. Diese dient insbesondere zur Wicklungs- oder Spulenisolierung der Stator- oder Drehfeldwicklung 5. Der Statorgrundkörper 4 ist ringförmig oder hohlzylindrisch und weist eine umlaufende Ringkante 7 auf. Der Stator 2 bzw. dessen Statorgrundkörper 4 weist radial (in Radialrichtung R) einwärts gerichtete Statorzähne 8 auf, auf welchen die Stator- oder Drehfeldwicklung 5 bildende Spulen 9 angeordnet (gewickelt) sind.
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Im Bereich oder auf der Ringkante 7 sind an den Kunststoffmantel 6 eine Anzahl an Stemmnoppen 10 angeformt, welche sich axial (in Axialrichtung A) erstrecken. Mit den Stemmnoppen 10 korrespondieren Füge- oder Stemmöffnungen 11 des Motorträgers 1. Im Montage- oder Fügezustand des Stators 2 mit dem Motorträger 1 durchgreifen die statorseitigen Stemmnoppen 10 die trägerseitigen Stemmöffnungen 11, um anschließend verstemmt zu werden. Dadurch ist der Stator 2 am Motorträger 1 fixiert.
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Der Motorträger 1 weist auf dessen dem Stator 2 zugeordneten oder zugewandten Trägerseite eine starre Drehachse in Form eines Achsbolzens 12 auf, der in einer entsprechenden Bolzenaufnahme 13 des Motorträgers 1 drehfest aufgenommen, beispielsweise mit diesem vergossen oder verpresst, ist. Der Achsbolzen 12 bildet quasi die Dreh- oder Motorachse D des Elektromotors 3 bzw. des Rotors. Der Motorträger 1 weist zudem Schraub- oder Montagelaschen 14 mit Befestigungsöffnungen oder -löchern 15, insbesondere für eine Schraubbefestigung des Motorträgers 1 bzw. des Elektromotors 3, auf. Über die dem Außenumfang des Motorträgers 1 radial überstehenden Schraub- oder Montagelaschen 14 erfolgt die Befestigung, beispielsweise als Schraubbefestigung, des Elektromotors 3 und damit des Lüfters am Kraftfahrzeug oder an einem Karosserieteil.
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Der Elektromotor 3 weist einen nachfolgend auch als Kontakteinheit bezeichneten Steckanschluss 16 auf. Der Steckanschluss 16 kann als Stecker oder vorzugsweise als Buchse mit umlaufend geschlossener Anschlusskappe oder auch als eine Kontakteinheit ausgeführt sein. Der Steckanschluss 16 weist Anschlusskontakte 17 auf, deren Anzahl geeigneter Weise der Anzahl an Phasen des Elektromotors 3 entspricht. Der Steckanschluss 16 weist ein Anschlussgehäuse 16a mit darin aufgenommenen Anschlusskontakten 17 für die Stator- oder Drehfeldwicklung 5 auf. Der Steckanschluss 16 weist eine Gehäusekappe oder einen Gehäusedeckel 16b auf, mit welcher bzw. mit welchem das Anschlussgehäuse 16a zumindest teilweise abgedeckt oder verschlossen werden kann. Hierzu sind an den Gehäusedeckel 16b eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel als Rastlaschen 18 ausgeführte Fügeelemente und an das Anschlussgehäuse 16 korrespondierende Fügekonturen in Form von Rastzapfen 19 angeformt.
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Der Steckanschluss 16 stütz sich im Montagezustand am Stator 2 und dabei vorzugsweise an der Ringkante 7 des Statorgrundkörpers 4 ab. Im Montagezustand bei mit dem Stator 2 gefügtem Motorträger 1 ist der Steckanschluss 16 zwischen diesem und dem Stator 2 angeordnet, vorzugsweise geklemmt. Der Steckanschluss 16 weist, beispielsweise rippenartige, Fügeelemente oder Fügezapfen 20 auf. Diese korrespondieren mit Fügekonturen 21 des Statorgrundkörpers 4 im Bereich der Ringkante 7, insbesondere in Form von axialen Ausnehmungen. Bei auf die Ringkante 7 des Stators 2 bzw. dessen Statorgrundkörper 4 aufgesetztem Steckanschluss 16 greifen die anschlussseitigen Fügeelemente oder Fügezapfen 20 in die statorseitigen Fügekonturen oder Ausnehmungen 21 ein. Dadurch ist der Steckanschluss 16 in dessen bestimmungsgemäßer Position angeordnet und vorzugsweise bereits am Stator 2 gesichert.
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Wie aus den 2 und 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, dienen die Anschlusskontakte 17 des Steckanschlusses 16 zur insbesondere direkten Verbindung mit, beispielsweise als Anschlussdrahtpaare ausgeführten, Wicklungsenden 22 der Stator- oder Drehfeldwicklung 5. Diese Anschlusskontakte 17 des Steckanschlusses 16 sind als hakenförmige Stromschienen ausgeführt, so dass darin die Wicklungsenden 22 oder Anschlussdrahtpaare der Stator- oder Drehfeldwicklung 5 eingelegt und klemmkontaktiert sowie beispielsweise zusätzlich durch Schweißen kontaktiert werden können. Der Steckanschluss 16 weist einen stromschienenartigen Masse- oder Erdungskontakt 23 auf. Dieser ist oder wird im Zuge der Montage des Stators 2 mit dem Motorträger 1 mit diesem kontaktiert, wie aus 4 ersichtlich ist.
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Der Steckanschluss 16 ist zur Verbindung mit einer außerhalb des Elektromotors 3 angeordneten (Motor-)Elektronik zur, beispielsweise dreiphasigen, Bestromung der Stator- oder Drehfeldwicklung 5 vorgesehen. Beispielsweise sind die Anschlusskontakte 17 des Steckanschlusses 16 als Schweißkontakte zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit Leiteradern eines (nicht gezeigten) Anschlusskabels ausgeführt.
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Bei der Ausführung des Steckanschlusses 16 als Buchse weist das Anschlussgehäuse 16a eine Abdeck- oder Buchsenkappe 16c auf, welche hier nicht sichtbare Anschlussstifte oder Kontaktanschlüsse 24 (5) des Steckanschlusses 16 umschließen, insbesondere fingersicher ab- oder überdecken. In dieser Ausführung dient der Steckanschluss 16 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Anschlusssteckers, der mit dem Anschlusskabel zur Stromführung zur Stator- oder Drehfeldwicklung 5 über deren mit den Anschlusskontakten 17 des Steckanschlusses 16 kontaktierten Wicklungsenden 22 dient.
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Zur Führung der Wicklungsenden 22 der Stator- oder Drehfeldwicklung 5 sind an den Kunststoffmantel (Kunststoffummantelung) 6 des Stators 2 an dessen Ringkante 7 axiale Führungsdome oder -stifte 25 angeformt. An diesen können die Wicklungsenden 22 umgelenkt, voneinander getrennt und/oder zueinander beabstandet zu den entsprechenden Anschlusskontakten 17 des Steckanschlusses 16 geführt werden.
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5 zeigt den Elektromotor 3 in dessen bevorzugter Anwendung als Kühlerlüfterantrieb. Der Elektromotor 3 mit dem am Motorträger 1 montierten Stator 2 und mit dem zwischen diesem an der Ringkante 7 und dem Motorträger 1 fixierten Steckanschluss 16 ist in einer topfartigen Lüfternabe 26 eines Lüfterrades 27 montiert. An die Lüfternabe 26 sind umfangsseitig eine Anzahl von Lüfterschaufeln 28 angeformt, welche schaufelendseitig mit einem Außenring 29 verbunden, insbesondere an diesen angeformt, sind. Erkennbar ist der Steckanschluss 16 in einem spitzen Winkel α zu einer zur Ebene des Motorträgers 1 bzw. des Stators 2 parallelen Ebene 30 schräggestellt bzw. zum Motorträger 1 angestellt. Der Winkel α beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 20°.
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6 zeigt eine Ausführungsform des Steckanschlusses 16 mit einer Vergussmasse oder einem Vergussmaterial 31, welches in das Anschlussgehäuse 16a eingefüllt oder eingebracht ist und zur Abdichtung des Steckanschlusses 16 dient. Das Vergussmaterial 31 ist im Bereich der Anschlusskontakte 17 des Steckanschlusses 16 vorgesehen und mittels der Gehäuse- oder Abdeckkappe 16b gesichert. Das Vergussmaterial 31 dient somit zur zuverlässigen Abdichtung der anschlussseitigen Kontakte 17 bzw. deren Kontaktverbindungen mit den Wicklungsenden 22 der Stator- oder Drehfeldwicklung 5.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Elektromotor 3, insbesondere Kühlerlüftermotor eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Motorträger 1 und einen Stator 2 sowie einen elektrischen Steckanschluss 16, wobei der Stator 2 eine Stator- oder Drehfeldwicklung 5 mit Wicklungsenden 22 aufweist, wobei der Steckanschluss 16 zwischen dem Stator 5 oder einem Statorgrundkörper 4 und dem Motorträger 1 angeordnet, vorzugsweise klemmfixiert, ist, und wobei die Wicklungsenden 22 direkt mit Anschlusskontakten 17 des Steckanschlusses 16 verbunden sind.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei elektrischen Antrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motorträger/Trägerplatte
- 2
- Stator
- 3
- Elektromotor
- 4
- Statorgrundkörper
- 5
- Stator-/Drehfeldwicklung
- 6
- Kunststoffmantel
- 7
- Ringkante
- 8
- Statorzahn
- 9
- Spule
- 10
- Stemmnoppe
- 11
- Füge-/Stemmöffnung
- 12
- Achsbolzen
- 13
- Bolzenaufnahme
- 14
- Schraub-/Montagelasche
- 15
- Befestigungsöffnung/-loch
- 16
- Steckanschluss/Kontakteinheit
- 16a
- Anschlussgehäuse
- 16b
- Gehäusekappe/-deckel
- 16c
- Buchsenkappe
- 17
- Anschlusskontakt
- 18
- Fügeelement/Rastlasche
- 19
- Fügekontur/Rastzapfen
- 20
- Fügeelement/-zapfen
- 21
- Fügekontur/Ausnehmung
- 22
- Wicklungsende
- 23
- Masse-/Erdungskontakt
- 24
- Anschlussstift/Kontaktanschluss
- 25
- Führungsdom/-stift
- 26
- Lüfternabe
- 27
- Lüfterrad
- 28
- Lüfterschaufel
- 29
- Außenring
- 30
- Ebene
- 31
- Vergussmaterial/-masse
- A
- Axialrichtung
- D
- Motor-/Drehachse
- R
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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