DE10162523A1

DE10162523A1 - Rotierende, elektrische Maschine mit einem Verstärkungsring am Anker

Info

Publication number: DE10162523A1
Application number: DE10162523A
Authority: DE
Inventors: Masami Niimi; Shinichi Umemura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: ITRM20010752A1; DE10162523B4; US6566780B2; JP3636069B2; US20020079776A1; JP2002199645A

Abstract

In einem Anker (1) steht ein in einem Schlitz (3a) eines Ankerkerns (3) vorhandenes Schlitzisolierpapier (7) über eine Isolierplatte (6) in der axialen Richtung hervor. Ein Teil des Schlitzisolierpapiers (7), welches einer äußeren Umfangsfläche eines Spulenendes (4a) gegenüberliegt, ist ausgeschnitten, um die äußere Umfangsfläche des Spulenendes (4a) freizulegen. Ein Verstärkungsring (8) ist an der axialen Außenseite des Ankerkerns (3) befestigt, um die freiliegende, äußere Umfangsfläche des Spulenendes (4a) zu umfassen. Der Verstärkungsring (8) ist entsprechend nahe an dem Ankerkern (3) in der axialen Richtung angeordnet. Ein gerader Abschnitt des Spulenendes (4a) ist daher um einen vom Schlitzisolierpapier (7) abgeschnittenen Teil gekürzt, und die axiale Länge des Ankers (1) ist als Ergebnis verkürzt.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende, elektrische Maschine mit einem Verstärkungsring an einem Anker.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es wird vorgeschlagen, einen Verstärkungsring an einem äußeren Umfang eines Ankerspulenendes zu befestigen, welcher über eine Endfläche eines Ankerkerns in einer axialen Richtung hervorsteht, um die Ankerspule vor der Zentrifugalkraft zu schützen. So ist beispielsweise in einem in Fig. 5 gezeigten Anker 100 ein Verstärkungsring 130 an einer Ankerspule 110 in axialer Richtung außerhalb eines Schlitzisolierpapiers 140 eingepaßt, ohne das Schlitzisolierpapier 140 zu überlappen. Wenn der Verstärkungsring 130 auf dem Schlitzisolierpapier 140 angefügt ist, welches von der Seitenfläche des Ankerkerns 120 in der axialen Richtung hervorsteht, weitet sich das Spulenende auf grund der Zentrifugalkraft durch Zusammendrücken des Schlitzisolierpapiers 140 wahr scheinlich in radialer Richtung nach außen aus. Daher ist es nötig, einen geraden Ab schnitt innerhalb des Spulenendes zum Anfügen des Verstärkungsringes 130 in axialer Richtung außerhalb des Schlitzisolierpapiers 140 ohne Überlappung zu schaffen. Die axiale Länge des Ankers 100 ist als Ergebnis verringert.

Um die rotierende, elektrische Maschine jedoch zu verkleinern, ist es nötig, die axiale Länge des Spulenendes soweit wie möglich zu verkürzen, da das Spulenende nicht zur Leistung beiträgt. Das Verfahren zur Befestigung des Verstärkungsringes 130 muß daher verbessert werden, um dieser Anforderung zu genügen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe, eine rotierende, elektrische Maschine mit einem Ver stärkungsring auf einem Anker zu schaffen, und die geeignet ist, in verkleinerter Form ausgeführt zu werden.

Diese Aufgabe wird durch eine rotierende, elektrische Maschine mit den Merk malen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen rotierenden, elektrischen Maschine sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einem Anker der vorliegenden Erfindung hat ein unter einer Ankerspule vor handenes Schlitzisolierpapier eine kürzere axiale Länge an einer äußeren Umfangsseite eines Spulenendes der Ankerspule, als an einer inneren Umfangsseite des Spulenendes, um eine freiliegende Fläche des Spulenendes an der äußeren Umfangsseite zu schaffen. Ein Verstärkungsring ist an der freiliegenden Fläche befestigt.

Verglichen mit anderen Ankern, bei welchen der Verstärkungsring in axialer Richtung außerhalb des von der axialen Seitenfläche eines Ankerkerns in der axialen Richtung hervorstehenden Schlitzisolierpapiers montiert ist, ist eine Montageposition des Verstärkungsring näher an der Ankerkernseite vorgesehen, so daß der gerade Ab schnitt des Spulenendes verkürzt ist. Als Ergebnis ist die axiale Länge des Ankers ver kürzt.

Eine Harzisolierung ist ferner in einen Spielraum zwischen dem freiliegenden Spulenende und dem Verstärkungsring eingebracht. Daher ist es nicht nötig, den inneren Durchmesser des Verstärkungsrings exakt auszuführen.

Der Verstärkungsring ist ferner mit direktem Kontakt auf die freiliegende Fläche des Spulenendes pressgefügt. Demzufolge kann die Ankerspule gegen die Zentrifugal kraft verstärkt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die folgende, detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

In der Zeichnung ist bzw. sind:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Ankers einer rotierenden, elektrischen Maschine gemäß einer ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Schlitzisolierpapiers zeigt, welches über ein axiales Ende ei nes Ankerkerns hervorsteht;

die Fig. 3A und 3B aufgeklappte bzw. ausgebreitete Ansichten des Schlitzisolier papiers;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Spulenendes, an dem ein Verstärkungsring befestigt ist und eine Harzisolie rung zwischen dem Spulenende und dem Verstärkungsring gemäß der zweiten Ausführungsform eingebracht ist; und

Fig. 5 eine Halbquerschnittansicht eines Ankers gemäß dem Stand der Technik.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen (Erste Ausführungsform)

Ein Anker der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise innerhalb eines auf einem Startermotor eines Fahrzeugs befestigten Starters verwendet. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Anker 1 aus einer Drehachse bzw. Welle 2, einem Ankerkern 3, einer Ankerspule bzw. Ankerspulen 4, einem Kollektor 5 und dergleichen aufgebaut.

Der Ankerkern 3 ist durch Stapeln einer Vielzahl von Stahlplatten aufgebaut, wel che gepresst sind, um eine identische Form zu haben, und auf die Welle 2 pressgefügt sind. Der Ankerkern 3 hat eine Mehrzahl von Schlitzen bzw. Nuten 3a zum Unterbrin gen bzw. Aufnehmen der Ankerspulen 4 in Umfangsrichtung. Isolierplatten 6 sind ge gen beide axialen Seitenflächen des Ankerkerns 3 gefügt. Die Ankerspule 4 ist in dem Schlitz 3a durch ein Schlitzisolierpapier 7 (wird später beschrieben) installiert, und hat in axialer Richtung außerhalb des Schlitzes 3a über beide axialen Seitenflächen des An kerkerns 3 hervorstehende Spulenenden 4a. Die äußere Umfangsseite der Ankerspule 4 ist zur inneren Umfangsseite der in einem der Schlitze 3a installierten Ankerspule 4 fortgesetzt. Ebenso ist die innere Umfangsseite der Ankerspule 4 von der äußeren Um gangsfläche der in einem anderen Schlitz 3a installierten Ankerspule 4 fortgesetzt. Ein Verstärkungsring 8 ist auf dem äußeren Umfang des Spulenendes 4a zum Schutz der Ankerspule 4 vor Zentrifugalkraft befestigt.

Der Kollektor 5 ist durch Anordnung einer Mehrzahl von Kollektorabschnitten 5a in zylindrischer Form an einem Ende der Welle 2 gestaltet. Der Kollektorabschnitt 5a hat eine Anschlußschiene (riser bar) 5b zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Ende der Ankerspule 4. Des weiteren sind Bürsten 9 angeordnet, um mit der äußeren Umgangsfläche des Kollektors 5 während der Drehung des Ankers in einem Reibkontakt zu stehen.

Das Schlitzisolierpapier 7 ist in dem Schlitz 3a zur gegenseitigen Isolierung des Ankerkerns 3 und der Ankerspule 4 installiert. Die Länge des Schlitzisolierpapiers 7 ist in der axialen Richtung länger als eine Gesamtlänge, welche sich aus der gesamten axialen Länge des Ankerkerns 3 und den Breiten bzw. Dicken von zwei Isolierplatten 6 in der axialen Richtung zusammensetzt. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, stehen beide axialen, seitlichen Enden des Schlitzisolierpapiers 7 in axialer Richtung aus den Isolierplatten 6 hervor, um jeweils entsprechende Längen a1 und b1 zu haben. Ein Teil des Schlitzisolierpapiers 7, welcher dem Außenumfang der Spulenenden 4a entspricht, ist eingeschnitten, so daß das Schlitzisolierpapier 7 um die Längen a2 und b2 über die Isolierplatten 6 in der axialen Richtung an der äußeren Umfangsseite des Spulenendes 4a hervorsteht. Die hervorstehenden Längen a2 und b2 sind kürzer als die Längen a1 und b1 der inneren Umfangsseite. Es ist ebenfalls nicht nötig, das Schlitzisolierpapier 7 über die Isolierplatten 6 in der axialer Richtung an der äußeren Umfangsseite des Spule nendes 4a hervorstehen zu lassen. Daher kann die Länge des Schlitzisolierpapiers 7 an einer äußeren Umfangsseite der Ankerspule 4 in axialer Richtung gleich der totalen Länge sein, welche sich aus der gesamten axialen Länge des Ankerkerns 3 und den Dic ken der beiden Isolierplatten 6 in axialer Richtung zusammensetzt. Das heißt, daß die Längen a2 und b2 Null sein können.

Wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, hat das Schlitzisolierpapier 7 im allge meinen eine rechteckige Form und ist an beiden Seitenecken in der Richtung der Breite (in den Fig. 3A und 3B die Richtung von oben nach unten) ausgeschnitten, um bei spielsweise bogenförmig oder gerade zu sein. Die Schnittform der beiden Seitenecken des Schlitzisolierpapiers 7 ist nicht auf die in den Figuren gezeigten beschränkt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Verstärkungsring 8 angebracht, um die äußeren Um gangsflächen der Spulenenden 4a zu umfassen, welche von dem Schlitzisolierpapier 7 freigelassen sind. An dieser Stelle weist jedes Spulenende 4a einen geraden Abschnitt zum Aufnehmen des Verstärkungsrings 8 auf. Der gerade Abschnitt hat eine vorgegebe ne Länge in der axialen Richtung und der äußere Durchmesser hiervon ist im wesentli chen festgelegt. Der Verstärkungsring 8 ist beispielsweise aus Harz gemacht und in ei ner zylindrischen Form mit der vorbestimmten Breite gebildet. Der Verstärkungsring 8 ist auf die freiliegenden, äußeren Umfangsflächen der Spulenenden 4a pressgefügt.

Entsprechend dem Anker 1 der vorliegenden Ausführungsform ist der Verstär kungsring 8 dort auf den Spulenenden 4a eingefügt, wo das Schlitzisolierpapier 7 ausge schnitten ist, um die äußere Umfangsfläche der Spulenenden 4a freizulegen. Daher ist der Verstärkungsring 8 nahe dem Ankerkern 3 angefügt. Der gerade Abschnitt des An kerspulenendes 4a ist dem abgeschnittenen Teil des Schlitzisolierpapiers 7 entsprechend gekürzt, so daß der Anker 1 in der axialen Richtung gekürzt ist. Eine Verformung des Spulenendes 4a aufgrund der Zentrifugalkraft ist ferner entsprechend der Kürzung der axialen Länge der Ankerspule 4 verringert. Die vorliegende Erfindung ist daher für Motoren geeignet, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen.

Da der Verstärkungsring 8 ferner direkt auf die äußere Umfangsfläche des Spule nendes 4a durch das Schlitzisolierpapier 7 hindurch pressgefügt ist, ist ein Spielraum zwischen dem Spulenende 4a und dem Verstärkungsring 8 verringert. Auf diese Weise gewinnt die Ankerspule 4 an Kraft gegenüber der Zentrifugalkraft.

Da der Verstärkungsring 8 direkt auf dem freiliegenden Spulenende 4a ohne Überlappung mit dem Schlitzisolierpapier 7 befestigt ist, wird die Gefahr reduziert, daß das Schlitzisolierpapier 7, welches in axialer Richtung über die Isolierplatten 6 hervor ragt, durch den Verstärkungsring 8 zerknittert oder zerrissen wird. Daher ist der Ver stärkungsring 8 in der axialen Richtung leicht zu befestigen.

Es ist hier nicht nötig, das Schlitzisolierpapier 7, das über die Endfläche der Iso lierplatten 6 hervorsteht, komplett auszuschneiden. Es ist empfehlenswert, das Schlitzi solierpapier 7 so auszuschneiden, daß wenigstens die äußere Umfangsfläche der Spule nenden 4a freigelegt wird. Es ist mit anderen Worten nicht nötig, das Schlitzisolierpa pier 7, welches mit der inneren Umfangsseite der Spulenenden 4a zusammenwirkt, aus zuschneiden. Demzufolge ist die innere Umfangsseite des Spulenendes 4a, wo der Bür stenstaub leicht eindringt und festklebt bzw. anhaftet, von dem Schlitzisolierpapier 7 umgeben, eine Isolierung wird hierdurch sichergestellt.

(Zweite Ausführungsform)

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann in einer zweiten Ausführungsform eine Harzisolie rung 10 zwischen dem Spulenende 4a und dem Verstärkungsring 8 bereitgestellt wer den. Die Harz- bzw. Kunstharzisolierung 10 ist beispielsweise aus einem Epoxidharz (duroplastisches Harz) gemacht und dazu verwendet, einen Spielraum zwischen dem Spulenende 4a und dem Verstärkungsring 8 auszufüllen. Daher ist es nicht nötig, den inneren Durchmesser des Verstärkungsrings 8 exakt zu bestimmen. Zusätzlich zu diesen Wirkungen der ersten Ausführungsform wird der Verstärkungsring 8 mit geringen Ko sten produziert.

Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsformen be schränkt werden, sondern kann auf anderen Wegen ausgeführt werden, ohne sich vom Kerngedanken der Erfindung zu entfernen.

Claims

1. Rotierende, elektrische Maschine, welche aufweist:
einen Ankerkern (3) mit einer Mehrzahl von Schlitzen bzw. Nuten (3a);
eine Ankerspule (4), welche in jedem Schlitz (3a) installiert ist und ein Spulen ende (4a) hat, welches über den Ankerkern (3) in einer axialen Richtung hervor steht;
ein Schlitzisolierpapier (7), welches unter der Ankerspule (4) in jedem Schlitz (3a) zum gegenseitigen Isolieren des Ankerkerns (3) und der Ankerspule (4) vorgese hen ist; und
ein Verstärkungsring (8), welcher an einem äußeren Umfang des Spulenendes (4a) angefügt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schlitzisolierpapier (7) eine geringere axiale Länge an einer äußeren Umfangsseite des Spulenendes (4a) hat als an einer inneren Umfangsseite des Spulenendes (4a), um eine freiliegende Fläche des Spulenendes (4a) an der äuße ren Umfangsseite zu schaffen; und
daß der Verstärkungsring (8) an der freiliegenden Fläche des Spulenendes (4a) angefügt ist.

2. Rotierende, elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlitzisolierpapier (7) teilweise ausgeschnitten ist, um die äußere Umfangs fläche des Spulenendes (4a) freizulegen; und das Schlitzisolierpapier (7) über einen Ankerkern (3) in der axialen Richtung an der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite hervorsteht.

3. Rotierende, elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welche ferner aufweist: eine Isolierplatte (6), die an einer axialen Seitenfläche des Anker kerns (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlitzisolierpapier (7) über die Isolierplatte in der axialen Richtung an der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite des Spulenendes (4a) hervorsteht.

4. Rotierende, elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Harzisolation (10) zwischen der freiliegenden Fläche des Spulenendes (4a) und dem Verstärkungsring (8) eingebracht ist.

5. Rotierende, elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring (8) mit direktem Kontakt zur freilie genden Fläche des Spulenendes (4a) pressgefügt ist.

6. Rotierende, elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche ferner aufweist: einen Kollektor (5), der mit der Ankerspule (4) verbunden ist; und Bürsten (9) für einen Schleifkontakt mit dem Kollektor (S) während der Drehung des Ankers (3).

7. Rotierende, elektrische Maschine nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsfläche der Ankerspule (4a) von dem Schlitzisolierpapier (7) umgeben ist, welches über den Ankerkern (3) in der axia len Richtung hervorsteht.