DE10042508A1

DE10042508A1 - Component, in particular brush holder, for an electrical machine or method for producing such a component

Info

Publication number: DE10042508A1
Application number: DE10042508A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lott; Dieter Fornoff; Werner Dilger; Christian Meyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-21
Also published as: AU2001279568A1; WO2002019500A1

Abstract

A component for an electrical motor, comprising at least one electrical conductor and at least one element for electrical signal processing and supply, is produced according to conventional means, by producing the component and then applying the element for electrical signal processing and supply and fixing the above to the component by moulding. According to the invention, the component (1) and production method for a component (1) comprising an electrical conductor (5) and with at least one element for signal processing and supply (11, 15) for an electrical motor reduce the number of production steps and lead to an improved operating performance, whereby the conductor (5) is firstly connected to the element for electrical signal processing and supply (11, 15) and then moulded to produce the component (1).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Bauteil, insbesondere einem Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, insbesondere einen elektrischen Motor, bzw. von einem Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11.The invention is based on a component, in particular one Brush holder for an electrical machine, in particular an electric motor, or from a method for Manufacture of such a component according to the genus of Claim 1 and claim 11.

Aus der DE 197 10 015 A1 ist in Form eines Bürstenhalters ein Bauteil eines elektrischen Motors bekannt, bei dem eine Leiterplatte an ein eingespritztes Bauteil angelötet wird. Dabei werden Kontakte, Versorgungs- und Signalleitungen für die Leiterplatte in den Bürstenhaltergrundkörper mit eingespritzt. Bei einer anderen Fertigungsmethode muss das Bauteil vorab vorhanden sein (Vorspritzling), in das dann die zu montierenden Teile eingesetzt und dann umspritzt werden. Es gibt also den Herstellungsschritt für das Bauteil, den Herstellungsschritt zum Einsetzen weiterer Teile in dieses Bauteil und nochmaliges Umspritzen der montierten Teile, um die Teile in dem Bauteil zu befestigen. Dies bedeutet jedoch einen höheren Fertigungsaufwand. Ausserdem kann sich die Nahtstelle zwischen dem Bauteil und dem eingespritzten Montageteil, die beim Nachspritzen entsteht, während eines Betriebs des Bauteils wieder lösen. Auch wird beim Einspritzen eines Teils in das Bauteil das Bauteil wieder erwärmt, so dass es, wenn es aus Kunststoff besteht, leicht aus der Form geraten kann.DE 197 10 015 A1 is in the form of a brush holder a component of an electric motor is known in which a PCB is soldered to an injected component. Contacts, supply and signal lines for the PCB in the brush holder base with injected. With another manufacturing method, this has to be done Component must be available in advance (pre-molded part), in which then the parts to be assembled and then overmolded become. So there is the manufacturing step for that Component, the manufacturing step for inserting further Parts into this component and overmolding the assembled parts to fix the parts in the component. However, this means a higher manufacturing effort. In addition, the interface between the component and the injected assembly part, which is used during re-injection arises when the component is in operation. This also happens when a part is injected into the component Component warmed up again so that when it is made of plastic exists, can easily get out of shape.

Aus der DE 197 27 164 A1 ist ein elektrischer Antriebsmotor bekannt, bei dem eine mit Elektronik bestückte Leiterplatte in einer Vergussmasse eingebettet ist. Auch dies bedeutet einen zusätzlichen Herstellungsschritt. Weiterhin ist eine Vergussmasse oft nicht einsetzbar bei höheren Betriebstemperaturen des Bauteils bzw. die Nahtstelle zwischen dem Verguss und dem Bauteil kann sich während des Betriebes speziell bei höheren Temperaturen und/oder mechanischen Bewegung wieder leicht lösen.An electric drive motor is known from DE 197 27 164 A1 known in which a printed circuit board with electronics is embedded in a potting compound. This also means an additional manufacturing step. Furthermore, one Potting compound often cannot be used at higher ones Operating temperatures of the component or the interface between the encapsulation and the component can during the Operation especially at higher temperatures and / or loosen mechanical movement again easily.

Aus der EP 0 797 859 B1 bzw. US-PS 5,973,433 ist ein Bürstenhalter bekannt, in dem Leiterbahnen eingespritzt sind. Weitere Bauteile wie Bürstenköcher werden in einem weiteren Arbeitsschritt montiert und befestigt.From EP 0 797 859 B1 or US Pat. No. 5,973,433 is a Brush holder known, injected in the conductor tracks are. Other components such as brush holder are in one another step assembled and fastened.

Aus der DE 27 02 404 A1 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem eine Entstördrossel umspritzt ist, um die Entstördrossel flüssigkeitsdicht zu umschliessen.An electric motor is known from DE 27 02 404 A1, at which is an interference suppressor molded around the interference suppressor to enclose liquid-tight.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemässe Bauteil für eine elektrische Maschine bzw. das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 hat dem gegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein Bauteil, insbesondere ein Bürstenhalter, für eine elektrische Maschine vereinfacht hergestellt werden kann und verbesserte Betriebseigenschaften hat. So besteht insbesondere eine erhöhte Festigkeit im Bauteil integrierter Elemente gegen Beschädigungen durch Schwingungen.The component according to the invention for an electrical machine or the inventive method for producing a such component with the characteristic features of Claim 1 and claim 11 has the opposite The advantage that a component can be easily especially a brush holder, for an electric one Machine can be made simplified and improved Has operational characteristics. So there is one in particular increased strength in the component integrated elements against Damage caused by vibrations.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 bzw. 12 bis 20 aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Bauteils bzw. des im Anspruch 11 genannten Verfahrens möglich.By in the dependent claims 2 to 10 and 12 to The 20 measures listed are advantageous further training courses and improvements of the component mentioned in claim 1 or of the method mentioned in claim 11 possible.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Bauteils ergibt sich durch das Ein- oder Umspritzen von Stanzgitters, da diese starre Gebilde darstellen.An advantageous design of the component results from the injection or overmolding of leadframes, as these are rigid Represent structures.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Bauteils ergibt sich durch das Ein- oder Umspritzen von Steckkontakten, da dadurch eine äussere Strom/Spannungsversorgung gewährleistet ist.Another advantageous embodiment of the component results by injecting or injecting plug contacts, because thereby ensuring an external current / voltage supply is.

Die zumindest eine Leiterbahn kann auf vorteilhafte Weise mit einer Steuerungselektronik, einer Elektronikplatine, oder einer Entstördrossel elektrisch verbunden und umspritzt sein, weil dadurch ein Herstellungsschritt entfällt.The at least one conductor track can advantageously with control electronics, an electronic board, or a suppression choke electrically connected and molded be because this eliminates a manufacturing step.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in das Bauteil ein Lager oder zumindest ein Bürstenköcher eingespritzt und dadurch positionsgenau und toleranzminimiert gehalten wird.Furthermore, it is advantageous if a bearing is in the component or at least injected a brush holder and thereby is held in a precise position and minimized tolerance.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Teilausschnitt eines erfindungsgemässen Bauteils für eine elektrische Maschine, Fig. 1 shows a partial section of a device according to the invention for an electric machine,

Fig. 2 einen weiteren Teilausschnitt eines erfindungsgemässen Bauteils. Fig. 2 shows a further partial section of a device according to the invention.

Description of the embodiment

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 1 für eine elektrische Maschine, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Bürstenhalter 1 ist. Ebenso kann das Bauteil 1 ein Lagerschild sein. Der Bürstenhalter 1 kann auch gleichzeitig das Lagerschild für eine elektrische Maschine bilden, d. h. in diesem Falle beinhaltet es als zumindest ein Montageteil bspw. zumindest ein Lager 2 zur Lagerung einer sich drehenden Welle (nicht gezeigt). Das Lager 2 kann auch in dem Bürstenhalter 1 integriert sein. Weitere Anwendungsbeispiele sind denkbar. Ein solcher Bürstenhalter 1 kann für eine elektrische Maschine, z. B. für einen elektrischen Motor oder für einen elektrischen Generator, verwendet werden. Fig. 1 shows a component 1 for an electrical machine, which is a brush holder 1 in this embodiment. Component 1 can also be a bearing plate. The brush holder 1 can also simultaneously form the bearing plate for an electrical machine, ie in this case it contains, for example, at least one mounting part. At least one bearing 2 for mounting a rotating shaft (not shown). The bearing 2 can also be integrated in the brush holder 1 . Further application examples are conceivable. Such a brush holder 1 can for an electrical machine, for. B. for an electric motor or for an electric generator.

Der Bürstenhalter 1 weist zumindest eine Leiterbahn 5 auf, die eine elektrische Stromversorgung von einem äusseren Stecker zu der zumindest einen Kohlenbürste 8, die in einem. Bürstenköcher 9 angeordnet ist, gewährleistet.The brush holder 1 has at least one conductor track 5 , which is an electrical power supply from an outer plug to the at least one carbon brush 8 , which in one. Brush holder 9 is arranged, guaranteed.

Wenn eine Entstörung notwendig ist, kann zwischen der Leiterbahn 5 und der Kohlenbürste 8 zumindest ein Entstörelement, beispielsweise zumindest eine Entstördrossel 11 als ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung angeordnet sein.If interference suppression is necessary, at least one interference suppression element, for example at least one interference suppression choke 11 , can be arranged between the conductor track 5 and the carbon brush 8 as an element for the electrical signal processing and preparation.

Ebenfalls als Leiterbahn 5 können Kabel verwendet werden. Die Leiterbahn 5 kann beispielsweise auch durch ein Stanzgitter 5 oder durch zumindest einen Steckkontakt 18, der mit zumindest einem Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung verknüpft wird, gebildet werden. Die Steckkontakte 18 dienen zum Anschluss an eine äussere Strom/Spannungsversorgung und sind an dem Bauteil 4 von aussen zugänglich.Cables can also be used as conductor track 5 . The conductor track 5 can, for example, also be formed by a lead frame 5 or by at least one plug contact 18 , which is linked to at least one element for electrical signal processing and preparation. The plug contacts 18 serve for connection to an external current / voltage supply and are accessible on the component 4 from the outside.

In einem ersten Herstellungsschritt für das Bauteil 1 wird das Stanzgitter 5 bspw. mit der zumindest einen Entstördrossel 11 an einer Kontaktstelle 10 elektrisch verbunden, dann die Entstördrossel 11 über eine Bürstenlitze 12 an einer Kontaktstelle 13 mit zumindest einer Kohlebürste 8 elektrisch verbunden, eventuell werden weitere Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung an das Stanzgitter 5 angeschlossen. Dann wird dies und eventuell weitere Montageteile wie das Lager 2 oder der Bürstenköcher 9 in ein Werkzeug eingelegt und in diesem Werkzeug in einem weiteren Herstellungsschritt zumindest teilweise, bspw. mit Kunststoff umspritzt, wodurch das Stanzgitter 5 und die Entstördrossel 11 bspw. auch mit den Kontaktstellen 10, 13 sowie anderen am Stanzgitter 5 vorgesehenen Kontaktstellen durch die Umspritzung gehalten sind. Durch den Spritzvorgang wird das Bauteil 1 gebildet. Die Montageteile 2, 9 können auch in einem zweiten Herstellungsschritt in das Bauteil 1 eingespritzt erden. In einem Bereich, in dem während des Betriebs höhere Temperaturen entstehen, wie z. B. um den Bürstenköcher 9, das Lager 2 oder die Entstördrossel 11 kann auch ein hitzebeständigerer Kunststoff in dem Werkzeug in einem zweistufigen Spritzvorgang einspritzt werden. Der Bürstenköcher 9 kann auch durch Kunststoff während des Spritzvorgangs gebildet werden.In a first manufacturing step for component 1 , leadframe 5 is electrically connected, for example, to at least one suppressor choke 11 at a contact point 10 , then suppressor choke 11 is electrically connected to at least one carbon brush 8 via a brush wire 12 at a contact point 13 ; Elements for electrical signal processing and preparation connected to the lead frame 5 . Then this and possibly other assembly parts such as the bearing 2 or the brush holder 9 are inserted into a tool and in this tool in a further production step at least partially, for example, overmolded with plastic, as a result of which the lead frame 5 and the suppressor choke 11, for example, also with the contact points 10 , 13 and other contact points provided on the lead frame 5 are held by the extrusion coating. The component 1 is formed by the injection molding process. The assembly parts 2 , 9 can also be injected into the component 1 in a second manufacturing step. In an area where higher temperatures occur during operation, such as B. around the brush holder 9 , the bearing 2 or the interference suppressor 11 , a more heat-resistant plastic can be injected into the tool in a two-stage injection process. The brush holder 9 can also be formed by plastic during the spraying process.

Die Kohlebürste 8 kann auch nach dem Spritzvorgang mit der Entstördrossel 11 oder der Leiterbahn 5 elektrisch verbunden werden. Ebenso können ein oder mehrere Hallsensoren bzw. weitere Sensoren in oder an dem Bauteil 1 angeordnet und umspritzt sein. The carbon brush 8 can also be electrically connected to the interference suppressor 11 or the conductor track 5 after the spraying process. Likewise, one or more Hall sensors or further sensors can be arranged in and on the component 1 and overmolded.

Beim Umspritzen kann auch eine Keramikmasse verwendet werden, die in einem weiteren Schritt noch aushärtet oder gesintert wird.A ceramic compound can also be used for the extrusion coating be in a further step that hardens or is sintered.

Fig. 2 zeigt, wie beispielsweise zusätzlich eine Elektronikplatine 15, also eine Leiterplatte als ein Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung von dem Material des Bauteils 1 am äusseren Umfang umschlossen, d. h. zumindest teilweise umspritzt ist und so gehalten wird. Das Element zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 15 kann auch eine Steuerungselektronik 15 sein, die bspw. auf einer Elektronikplatine 15 angeordnet ist und zur Steuerung der elektrischen Maschine dient. Auch die Leiterplatte 15 wird in dem ersten Herstellungsschritt mit der zumindest einen Entstördrossel 11 direkt oder indirekt bspw. über das Stanzgitter 5 elektrisch verbunden und dann in dem weiteren Herstellungsschritt mit dem Material des Bauteils 1 teilweise oder auch vollständig umspritzt, und zwar insbesondere zugleich mit der Entstördrossel 11 und dem Stanzgitter 5 sowie eventuell dem Lager 2 und dem Bürstenköcher 9. Auf der Leiterplatte 15 sind elektrische oder elektronische Bauelemente 14 wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, IC's oder ähnliches angeordnet, die zusammen mit der Leiterplatte 14 beim Umspritzen von dem Material des Bauteils 1 umschlossen werden, wodurch sie in ihrer Lage schwingungsfest und gegen zerstörende Umwelteinflüsse gesichert gehalten werden. Fig. 2 shows how, for example, an additional electronic circuit board 15, which is a circuit board as an element for electric signal processing and delivery of the material of the component 1 is enclosed on the outer circumference, that is at least partially injection-molded around and is kept so. The element for electric signal processing and provision 15 may also be an electronic control system 15 which, for example, is disposed on an electronic circuit board 15 and serves to control the electric machine. In the first manufacturing step, the printed circuit board 15 is also electrically or directly electrically connected to the at least one suppression choke 11, for example via the lead frame 5 , and then in the further manufacturing step it is partially or completely extrusion-coated with the material of the component 1 , in particular simultaneously with the Suppression choke 11 and the lead frame 5 and possibly the bearing 2 and the brush holder 9 . On the circuit board 15 electrical or electronic components 14 such. B. resistors, capacitors, IC's or the like arranged, which are enclosed together with the circuit board 14 during the encapsulation of the material of the component 1 , whereby they are held in their position vibration-proof and secured against destructive environmental influences.

Durch das Umspritzen des Stanzgitters 5 und der Entstördrossel 11 und Leiterplatte 15 bzw. des Lagers 2 und Bürstenköcher 9 werden die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 bzw. die Montageteile 2, 9 in dem Bauteil 1 befestigt. Es ist kein zusätzlicher Herstellungsschritt zur Befestigung der Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 bzw. der Montageteile 2, 9 in dem Bauteil 1 notwendig. Die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 sowie Kontaktstellen 10, 13 werden festgehalten und können während des Betriebs des Bauteils 1 in einer elektrischen Maschine nicht mehr schwingen und Geräusche verursachen, oder zu Kontaktunterbrechungen führen. Ausserdem sind die Elemente zur elektrischen Signalaufbereitung und -bereitstellung 11, 15 und Kontaktstellen 10, 13 gegen zerstörende Umwelteinflüsse geschützt.The elements for electrical signal processing and preparation 11 , 15 or the mounting parts 2 , 9 are fastened in the component 1 by the extrusion coating of the lead frame 5 and the interference suppressor 11 and printed circuit board 15 or the bearing 2 and brush holder 9 . There is no need for an additional manufacturing step for fastening the elements for electrical signal processing and preparation 11 , 15 or the mounting parts 2 , 9 in the component 1 . The elements for electrical signal processing and preparation 11 , 15 and contact points 10 , 13 are held in place and can no longer vibrate and cause noise during operation of component 1 in an electrical machine, or lead to interruptions in contact. In addition, the elements for electrical signal processing and preparation 11 , 15 and contact points 10 , 13 are protected against destructive environmental influences.

Claims

1. Component, in particular brush holder, for an electrical machine, in particular for an electric motor, with at least one electrical conductor track which is integrated in the component and to which at least one element which does not form an electrical conductor track for electrical signal processing and preparation is electrically connected .
characterized by
that the at least one electrical conductor track ( 5 ) with the element for electrical signal processing and preparation ( 11 , 15 ) is at least partially overmolded by the material of the component ( 1 ) and the component ( 1 ) is thus formed, and
that the at least one element for electrical signal processing and supply ( 11 , 15 ) is held only by the component ( 1 ).

2. Component according to claim 1, characterized in that the at least one electrical conductor track ( 5 ) is formed by a lead frame ( 5 ).

3. Component according to claim 1, characterized in that the at least one electrical conductor track ( 5 ) is formed by at least one plug contact ( 18 ) which serves for the external current / voltage supply.

4. Component according to claim 1, characterized in that the at least one element for electrical signal processing and supply is control electronics ( 15 ).

5. Component according to claim 1, characterized in that the at least one element for electrical signal processing and preparation is an electronic board ( 15 ).

6. Component flat claim 1, characterized in that the at least one element for electrical signal processing and preparation is at least one interference suppression choke ( 11 ).

7. Component according to claim 1, characterized in
that the component ( 1 ) has at least one mounting part ( 2 , 9 ), and
that the at least one assembly part ( 2 , 9 ) is encapsulated by the material of the component ( 1 ) and is held by the encapsulation.

8. The component according to claim 7, characterized in that the at least one mounting part is at least one brush holder ( 9 ).

9. Component according to claim 7 or 8, characterized in that the mounting part is at least one bearing ( 2 ).

10. The component according to claim 1, characterized in that at least one electrical contact point ( 10 , 13 ) between the at least one electrical conductor track ( 5 ) and the at least one element for electrical signal processing and preparation ( 11 , 15 ) through the material of the component ( 1 ) is overmolded.

11. A method for producing a component, in particular a brush holder, for an electrical machine, in particular for an electric motor, which has at least one electrical conductor track that is integrated in the component and to the at least one element that does not form a conductor path for electrical signal processing and provision is connected, characterized in that first the at least one electrical conductor track ( 5 ) is electrically connected to the at least one element for electrical signal processing and provision ( 11 , 15 ) and then at least together through the material of the component ( 1 ) is partially encapsulated that the conductor track ( 5 ), the element for electrical signal processing and preparation ( 11 , 15 ) are held by the extrusion coating and the component ( 1 ) is formed.

12. The method according to claim 11, characterized in that as at least one electrical conductor track ( 5 ), a lead frame ( 5 ) is at least partially encapsulated by the material of the component ( 1 ).

13. The method according to claim 11, characterized in that, as at least one element for electrical signal processing and preparation, control electronics ( 15 ) is at least partially extrusion-coated by the material of the component ( 1 ).

14. The method according to claim 11, characterized in that, as at least one element for electrical signal processing and preparation, an electronic circuit board ( 15 ) is at least partially encapsulated by the material of the component ( 1 ).

15. The method according to claim 11, characterized in that at least one interference suppression choke ( 11 ) is at least partially encapsulated by the material of the component ( 1 ) as at least one element for electrical signal processing and preparation.

16. The method according to claim 11, characterized in that the component ( 1 ) has at least one mounting part ( 2 , 9 ) and that the mounting part ( 2 , 9 ) is at least partially extrusion-coated by the material of the component ( 1 ).

17. The method according to claim 16, characterized in that at least one brush holder ( 9 ) serves as the mounting part and is at least partially extrusion-coated by the material of the component ( 1 ).

18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that at least one bearing ( 2 ) serves as a mounting part and is at least partially extrusion-coated by the material of the component ( 1 ).

19. The method according to one or more of claims 11 to 18, characterized in that plastic is used for spraying the component ( 1 ).

20. The method according to one or more of claims 11 to 1, characterized in that a more heat-resistant plastic is injected in at least one area of the component ( 1 ).