DE19812019A1

DE19812019A1 - Schaltungsanordnung zum Verschalten von Statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten Motors

Info

Publication number: DE19812019A1
Application number: DE19812019A
Authority: DE
Inventors: Antje Findeisen; Dietrich Von Knorre; Thomas Kramer
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-09-23
Also published as: EP1062720B1; US6300697B1; WO1999048188A1; EP1062720A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verschalten von Statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten Motors, insbesondere als Antriebsmotor für einen Kfz-Lüfterantrieb, mit einer Schaltplatte (63) mit Strombahnen, von denen je eine mit den Anfängen der Wicklungen je eines Wicklungsstranges und eine mit den Enden der Wicklungen aller Wicklungsstränge verbunden ist. Dieser EC-Motor ermöglicht ein einfaches Verschalten der Statorwicklungen dadurch, daß die Schaltplatte (63) aus einer ringscheibenförmigen Trägerplatte (65) besteht, welche mit einer Nabe (67) zusammen mit dem Statorblechpaket auf einem Lagertragrohr an dem Motorflansch fest gelagert ist und daß die Strombahnen aus konzentrisch zu der Nabe (67) auf der Trägerplatte (65) befestigten gestanzten Stromschienen (73, 75, 77, 79) bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verschalten von Statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten Motors der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Auf einer Reihe von Anwendungsgebieten treten elektronisch gesteuerte Elektromotoren immer stärker in den Vordergrund. Hierbei handelt es sich um Elektromotoren, bei denen das erforderliche, periodische Schalten von Spulen nicht mehr durch einen Kommutator, sondern durch elektronische Schalteinrichtungen vorgenommen wird. Zu den elektronischen Schalteinrichtungen können, z. B. geeignete Sensoren gehören, die feststellen, wann der Stator und der Läufer für die gerade zu schaltenden Spulen sich in einer schaltungsgünstigen bzw. schaltungserfordernden Relativstellung befinden. Es versteht sich, daß die elektronischen Schalteinrichtungen auch dafür sorgen müssen, daß die Stromzuführungen zu dem bzw. den jeweiligen Spulen in der gerade passenden Stromrichtung erfolgen.

Es sind auch bereits elektronisch gesteuerte Elektromotoren bekannt, bei denen entweder für die Statorpole oder für die Läuferpole Dauermagnete eingesetzt worden sind. Dauermagnete bieten hierbei eine Reihe von Vorteilen, wie Fehlen von Stromverbrauch, geringe Abmessungen und einfache Herstellung und Montage. Derartige Elektromotoren werden heutzutage auf vielen technischen Gebieten eingesetzt, so z. B. auch im Kraftfahrzeugwesen als Antriebsmotor für Kühlerlüfter oder Servovorrichtungen. Insbesondere in längs zur Fahrtrichtung eingebauten Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen ist der Einbauraum für einen elektrisch betriebenen Ventilator zur Kühlung des Kühlers sehr begrenzt. Konventionelle Dauermagnetmotoren lassen sich wegen ihrer großen axialen Baulänge nicht einsetzen.

Durch die europäische Patentschrift 0 645 542 ist ein Kraftfahrzeuglüfter mit einem EC-Motor bekannt, bei dem die Wicklungen des Ankers und sonstige elektronische Komponenten mit einer gedruckten Schaltung auf einem Träger verbunden sind. Hierbei ist das Verbinden der freien Enden der Wicklungen mit der gedruckten Schaltung noch recht kompliziert und kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Verschalten von Statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten Elektromotors zu schaffen, die bei einer flachen Bauweise ein einfaches Verschalten der Statorwicklungen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäß, aus einer ringförmigen Trägerplatte und gestanzten Stromschiene bestehende Schaltplatte gewährleistet neben einer kostengün stigen Montage ein einfaches Verbinden der Schaltplatte mit den freien Enden der Statorwicklungen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen EC-Motor,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schaltplatte,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Schaltplatte, gemäß der Schnittlinie A-A nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schaltplatte gemäß der Schnittlinie B-B nach Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Schaltplatte gemäß der Schnittlinie C-C nach Fig. 2,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Stator,

Fig. 7 die Stromschienen 1 und 3 nach dem Stanzvorgang,

Fig. 8 die Stromschienen 2 und 4 nach dem Stanzvorgang und

Fig. 9 ein Wickelschema für einen 12nutigen Stator mit vier Stromschienen.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch einen bürstenlosen, elektronisch kommutierten Motor, auch EC-Motor 1 genannt, der als Antriebsmotor insbesondere für einen Kfz-Lüfterantrieb mit einem Permanentmagnete 3 aufweisenden Außenrotor 5 dient. Hierbei ist in dem Außenrotor 5 ein Stator 7 mit z. B. drei um 120° versetzten Wicklungssträngen 9, 11, 13. Jeder Wicklungsstrang 9, 11, 12 hat gemäß Fig. 9 vier parallel geschaltete Wicklungsspulen 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, welche gemäß Fig. 6 in 12 Wicklungsnuten 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61 des Stators 7 gewickelt sind.

Zur Parallelschaltung der Wicklungsspulen 15-37 der einzelnen Wicklungsstränge 9, 11, 13 dient gemäß den Fig. 1 und 2 eine Schaltplatte 63, die aus einer Trägerplatte 65 aus Isoliermaterial besteht, welche mit einer Nabe 67 zusammen mit dem Statorblechpaket 66 auf einem Lagertragrohr 69 an dem Motorflansch 71 fest gelagert ist. Die Strombahnen der Schaltplatte 63 sind konzentrisch zu der Nabe 67 auf der Trägerplatte 65 befestigte Stromschienen 73, 75, 77, 79, welche auf der den Statorwicklungen 15-37 abgekehrten Seite 80 der Trägerplatte 65 angeordnet sind. Diese Stromschienen 73, 75, 77, 79 bestehen aus Stanzteilen, von denen die zu der Nabe 67 der Trägerplatte 65 am nächsten angeordnete, erste Stromschiene 73 abgewinkelte Laschen 81 zum Verbinden des Sternpunktes 83 mit den Enden 85 der Statorwicklungen 15-37 aller Wicklungsstränge 9, 11, 13 aufweist. Die drei weiteren Stromschienen 75, 77, 79 sind um die erste Stromschiene 73 konzentrisch auf der Trägerplatte 65 befestigt, wobei die Laschen 86, 87, 88 an den Stromschienen 75-79 zum Verbinden mit den Wicklungsanfängen 89 mit gleichem Abstand von der Nabe 67 an der Peripherie 91 der Trägerplatte 65 angeordnet sind. Um Kreuzungspunkte zwischen den Schienen 75-79 und den Laschen 86, 87, 88 zu vermeiden, sind die Laschen 86 der zweiten Stromschiene 75 mittels vertieft angeordneter Führungen 93 in der Trägerplatte 65 unter die dritte Stromschiene 77 und unter die vierte Stromschiene 79 und die Laschen 87 der dritten Stromschiene 77 mittels vertieft angeordneter Führungen 95 unter die vierte Stromschiene 79 hindurchführbar angeordnet. Hierbei sind die Stromschienen 73, 75, 77, 79 in einer ersten Ebene in Ringnuten 97 der Trägerplatte 65 eingelassen befestigt, während die vertieft angeordneten Führungen 93, 95 für die Laschen 86, 87 der zweiten (75) und der dritten Stromschiene 77 in einer zweiten Ebene in der der Trägerplatte 65 eingearbeitet sind.

Die Stromschienen 73, 75, 77, 79 sind in den Ringnuten 92, 94, 96, 97 einpreßbar angeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann die Trägerplatte 65 Rastnasen zum Verrasten der Stromschienen 73, 75, 77, 79 in den Ringnuten 92, 94, 96, 97 aufweisen. Auch können die Stromschienen 73, 75, 77, 79 durch Warmverstemmungen in den Ringnuten 97 der Trägerplatte 65 arretiert werden. Das Verbinden der Enden 85 der Statorwicklungen 9-13 erfolgt dadurch, daß die Trägerplatte 65 zwischen ihrer ringförmigen Nabe 67 und der ersten Stromschiene 73 Durchstecköffnungen 113 aufweist. Hierbei sind die kammerartigen Durchstecköffnungen 113 durch rippenartige Verbindungsstege 115 voneinander getrennt.

Ein möglichst weniger Verschnitt bei der Herstellung der aus Stanzmaterial bestehenden Stromschienen 73, 75, 77, 79 wird dadurch gewährleistet, daß die erste (73) und die dritte Stromschiene 77 gemäß Fig. 7 in einem ersten Stanzwerkzeug und die zweite (75) und die vierte Stromschiene 79 gemäß Fig. 8 in einem zweiten Stanzwerkzeug in je einem Stanzvorgang herstellbar sind, wobei die zweite, dritte und vierte Stromschiene 75, 77, 79 mit je einer Verbindungslasche 101 für Anschlußlitze versehen werden.

Um eine genaue Positionierung der Schaltplatte 63 zu der Wicklungsspule 15 - 37 des Stators 7 zu erzielen, ist die Nabe 67 der Trägerplatte 65 auf ihrer Innenumfangsfläche 103 mit einer Zentriernase 105 versehen, welche in Rastrausnehmungen 107 des Lagertragrohres 69 an dem Motorflansch 71 einrastbar ist.

Vorteilhaft wird ein Toleranzausgleich in axialer Richtung dadurch erzielt, daß die dem Motorflansch 71 zugekehrte Stirnfläche 109 der Nabe 67 der Trägerplatte 65 vorstehende Ausgleichsnasen 111 aufweist, welche mit einer ringförmigen Anschlagfläche 112 an dem Lagertragrohr 69 zur Anlage bringbar sind. Im montierten Zustand werden die Ausgleichsnasen 111 mehr oder weniger stark flachgedruckt.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Verschalten von Statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierter Elektromotor, insbesondere eines einen an einem Motorflansch befestigten Stator mit Statorwicklungen, und einen den Stator auf seiner dem Motorflansch abgekehrten Seite umschließenden Außenrotor aufweisenden Antriebsmotors für einem Kfz-Lüfterantrieb mit einer flanschseitig dem Stator zugekehrt angeordneten, tragenden Schaltplatte mit Strombahnen, von denen je eine mit den Anfängen der Wicklungen je eines Wicklungsstranges und eine mit den Enden der Wicklungen aller Wicklungsstränge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (63) aus einer ringscheibenförmigen Trägerplatte (63) besteht, welche mit einer Nabe (67) zusammen mit dem Statorblechpaket (66) auf einem Lagertragrohr (69) an dem Motorflansch (71) fest gelagert ist und daß die Strombahnen konzentrisch zu der Nabe (67) auf der Trägerplatte befestigte Stromschienen (73, 75, 77, 79) sind, welche aus Stanzteilen bestehen und auf der den Statorwicklungen (15-37) abgekehrten Seite (81) des Trägerplatte (65) angeordnet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Nabe (67) der Trägerplatte (65) am nächsten angeordnete erste Stromschiene (73) abgewinkelte Laschen (81) zum Verbinden des Sternpunktes (83) mit den Enden (85) der Statorwicklungen (15-37) aller Wicklungsstränge (9, 11, 13) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerplatte (65) zwischen ihrer ringförmigen Nabe (67) und der ersten Stromschiene (73) Durchstecköffnungen (113) aufweist, durch welche die Enden (85) der Statorwicklungen (15-37) an die Laschen (81) der ersten Stromschiene (73) heranführbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kammerartigen Öffnungen (113) durch rippenartige Verbindungsstege (115) voneinander getrennt sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem drei um 120 Grad versetzt angeordnete Wicklungsstränge aufweisenden Stator, wobei jeder Wicklungsstrang aus mehreren Wicklungsspulen besteht und jedem Wicklungsstrang eine Stromschiene zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß drei weitere Stromschienen (75, 77, 79) um die erste Stromschiene (73) konzentrisch auf der Trägerplatte (65) befestigt sind und daß die an der zweiten, der dritten und der vierten Stromschiene (75, 77, 79) angeordneten Laschen (86, 87, 88) zum Verbinden mit den Wicklungsanfängen (89) mit gleichem Abstand von der Nabe (67) an der Peripherie (91) der Trägerplatte (65) angeordnet sind, wobei die Laschen (86) der zweiten Stromschiene (75) mittels vertieft angeordneter Führungen (93) in der Trägerplatte (65) unter die dritte (77) und vierte Stromschiene (79) und die Laschen (87) der dritten Stromschiene (77) mittels vertieft angeordneter Führungen (95) unter die vierte Stromschiene (79) hindurchführbar angeordnet sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (73, 75, 77, 79) in einer ersten Ebene in Ringnuten (97) der Trägerplatte (65) eingelassen befestigt sind und daß die vertieft angeordneten Führungen (93, 95) für die Laschen (86, 87) der zweiten und dritten Stromschiene (75, 77) in einer zweiten Ebene in der Trägerplatte (65) eingearbeitet sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (73, 75, 77, 79) in die Ringnuten (97) einpreßbar angeordnet sind.

8. Schaftungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (65) Rastnasen zum Verrasten der Stromschienen (73, 75, 77, 79) in den Ringnuten (97) aufweist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (73, 75, 77, 79) durch Warmverstemmungen in den Ringnuten (97) der Trägerplatte (65) arretierbar sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Stromschiene (73, 77) in einem ersten Stanzwerkzeug und die zweite und die vierte Stromschiene (75, 79) in einem zweiten Stanzwerkzeug in je einem Stanzvorgang herstellbar sind, wobei die zweite, dritte und vierte Stromschiene (75, 77, 79) gleichzeitig mit je einer Lasche (101) für Anschlußlitze versehen werden.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (67) der Trägerplatte (65) auf ihrer Innenumfangsfläche (103) eine Zentriernase (105) aufweist, welche zum winkelgenauen Positionieren der Tragplatte (65) zu den Wicklungsspulen (15-37) in Rastausnehmungen (107) des Lagertragrohres (69) einrastbar ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Motorflansch (71) zugekehrte Stirnfläche (109) der Nabe (67) der Trägerplatte (65) vorstehende Ausgleichsnasen (111) aufweist, welche mit einer ringförmigen Anschlagfläche (113) zum Toleranzausgleich in Axialrichtung an dem Lagertragrohr (69) zur Anlage bringbar sind.