DE102005041499A1

DE102005041499A1 - Kommutator für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102005041499A1
Application number: DE102005041499A
Authority: DE
Inventors: Ronald Gleixner; Thomas Dr.-Ing. Schencke; Rainer Blumenberg
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US20080238243A1; DE112006000701A5; WO2007025524A1; EP1920505A1

Abstract

Kommutator für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen, wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatorlamelle mindestens ein abgewinkeltes Halteelement zur Verschaltung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktierung mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist, wobei die Kommutatorlamelle zwei abgewinkelte Halteelemente aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutator für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen, wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatorlamelle mindestens ein abgewinkeltes Halteelement zur Verschaltung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktierung mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist.
Kommutatoren werden in der Elektrotechnik zur Stromwendung in elektrischen Maschinen, insbesondere Gleichstrommotoren, benötigt. Man unterscheidet hierbei zwischen mechanischer Kommutierung, die in der Regel als Lamellen-Bürste-System ausgeführt ist, und zwischen elektronischer Kommutierung, bei der elektronische Ventile verwendet werden, die von einer elektronischen Rotorlageerkennung angesteuert werden. Mechanisch kommutierte Gleichstrommotoren werden auch als Kommutatormotoren bezeichnet.
Kommutatormotoren werden beispielsweise zum Antrieb von Kühlerlüftern in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Ein typisches Beispiel für einen derartigen Kommutatormotor weist zwei Polpaare und somit vier, vorzugsweise permanenterregte, Statorpole auf, und dementsprechend zwei Bürstenpaare mit entsprechend vier Bürsten. Die Bürsten schleifen über Kommutatorlamellen des Kommutators.

Um einen Kommutatormotor mit mehr als einem Polpaar mit aber nur zwei Bürsten betreiben zu können, ist aus der DE 197 57 279 C1 bekannt, Kommutatorlamellen der etwa doppelten Polteilung durch Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken zu verschalten. Dabei werden die Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken durch Wicklungsdraht beim Wickeln der Ankerspulen mitgewickelt. Die Kontaktbrückenleiter werden ebenso wie die Drähte der Rotorwicklung in Nuten eingehängt, die an den Kommutatorlamellen angeordnet sind.

Insbesondere bei Motoren höherer Leistung werden aufgrund von Vorgaben aus dem Fertigungsprozess Mehrfachwicklungen benötigt und am Kommutator parallel verschaltet. Dies führt dazu, dass sich am Kommutator, insbesondere an Halteelementen, mehrere Drähte befinden, die sicher kontaktiert werden müssen. Besonders das Halteelement der Anfangs- und Endlamelle der Wicklung umschlingt ein Draht mehr. Durch die Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken erhöht sich die Anzahl der zu kontaktierenden Drähte weiterhin. Dadurch ist ein prozesssicheres Kontaktieren der Einzeldrähte an den Halteelementen nicht mehr gegeben.

Aus der DE 101 16 182 A1 ist bekannt, die Lamellenkontaktbrücken in den Kommutator zu integrieren. Die Kontaktbrücken bilden einen Bestandteil des Kommutators, wobei die Kommutatorlamellen am Außenumfang des Kommutators und die Kontaktbrücken in Innern des Kommutators angeordnet sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kommutator derart weiterzubilden, dass ein Bewickeln von Rotoren mit mehreren Drähten und deren Verschaltung am Kommutator ohne Schweiß- und Kontaktierungsprobleme möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen auf. Weiterhin weist der Kommutator zur Verschaltung der Kontaktleiter, insbesondere der Wicklungsdrähte, der Rotorwicklung sowie zur Kontaktierung der Drähte mit der jeweiligen Kommutatorlamelle zumindest ein abgewinkeltes Halteelement auf. Auf der der Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite sind an einer Kommutatorlamelle zumindest zwei abgewinkelte Halteelemente angeordnet.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Ausbildung mindestens zweier abgewinkelter Halteelemente ein prozesssicheres Kontaktieren von mehreren, d. h. mindestens drei, Kontaktleitern bzw. Wicklungsdrähten gewährleistet werden kann.

Insbesondere sind die abgewinkelten Halteelemente und die Kommutatorlamelle einstückig ausgebildet. Die Kommutatorlamelle ist dabei derart ausgebildet, dass die Halteelemente an den Kommutatorlamellen abgebogen bzw. abgewinkelt sind.

In vorteilhafter Weise sind die Halteelemente in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen nebeneinander angeordnet. Wahlweise können die Halteelemente in axialer Richtung der Kommutatorlamellen ebenso hintereinander angeordnet sein.

Sind die Halteelemente in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen nebeneinander angeordnet, so sind in vorteilhafter Weise die Halteelemente axial in Richtung der Wicklung versetzt angeordnet. Diese versetzte Anordnung ermöglicht einen sicheren Wickelprozess, insbesondere einen sicheren Prozess zur Verschaltung der Rotorwicklung. Insbesondere ist das Halteelement, das zur Verschaltung der Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken dient, tiefer und/oder versetzt gegenüber demjenigen Halteelement angeordnet, das zur Verschaltung der Rotorwicklung dient.

Vorzugsweise sind die Halteelemente einer Kommutatorlamelle mittig in Bezug auf die Kommutatorlamelle angeordnet.

Zur Isolation zwischen den Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle weist der Kommutator einen Bund auf.

Alternativ sind die an der Kommutatorlamelle angeordneten Halteelemente auf der der Rotorwicklung abgewandten Kommutatorseite angeordnet.

Insbesondere sind die abgewinkelten Halteelemente als Haken ausgebildet und vorzugsweise aus Kupfer hergestellt.

In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators;
2 eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators;
3 eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators; und
4 eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators.
1 zeigt eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators 1. Der Kommutator 1 ist auf einer Rotorwelle 2 angeordnet. Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen 3 auf, wobei nur eine Kommutatorlamelle 3 dargestellt ist. Die Kommutatorlamellen 3 weisen abgewinkelte Halteelemente 4 und 5 auf, die in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen 3 nebeneinander angeordnet sind. Die Halteelemente 4 und 5 sind in axialer Richtung versetzt angeordnet, um einen sicheren Wicklungsprozess bereitzustellen. Das Halteelement 5 dient zur Verschaltung der nicht gezeigten Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken und ist zudem tiefer gegenüber dem Halteelement 4 angeordnet, welches zur Verschaltung der nicht gezeigten Rotorwicklung dient. Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Halteelemente 4 und 5 gebogen bzw. an der Kommutatorlamelle 3 abgewinkelt. Zur Isolation zwischen den nicht gezeigten Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle 2 weist der Kommutator 1 einen Bund 6 auf.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle 3 gemäß der ersten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Halteelemente 4 und 5 nebeneinander angeordnet. Besonders gut ist in 2 zu erkennen, dass die Kommutatorlamelle 3 und die Halteelemente 4 und 5 einstückig ausgebildet sind. Dazu wird die Kommutatorlamelle 3 zunächst an einem Ende getrennt bzw. geschlitzt und anschließend werden die Halteelemente 4 und 5 abgebogen.
3 zeigt eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators 1. Der Kommutator 1 ist auf einer Rotorwelle 2 angeordnet. Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen 3 auf, wobei nur eine Kommutatorlamelle 3 dargestellt ist. Die Kommutatorlamellen 3 weisen Halteelemente 4 und 5 auf, die in axialer Richtung der Kommutatorlamellen 3 hintereinander angeordnet sind. Das Halteelement 5 dient zur Verschaltung der nicht gezeigten Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken und ist zudem tiefer gegenüber dem Halteelement 4 angeordnet, welches zur Verschaltung der nicht gezeigten Rotorwicklung dient. Wie 3 zu entnehmen ist, sind die Halteelemente 4 und 5 gebogen. Zur Isolation zwischen den nicht gezeigten Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle 2 weist der Kommutator 1 einen Bund 6 auf.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle 3 gemäß der zweiten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind die abgewinkelten Halteelemente 4 und 5 hintereinander angeordnet. Zunächst wird das Halteelement 4 gebogen und anschließend wird das Halteelement 5 gebogen.

1: Kommutator
2: Rotorwelle
3: Kommutatorlamelle
4: Halteelement
5: Halteelement
6: Bund

Claims

Kommutator (1) für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen (3), wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatorlamelle (3) mindestens ein abgewinkeltes Halteelement (4, 5) zur Verschaltung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktierung mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutatorlamelle (3) zumindest zwei abgewinkelte Halteelemente (4, 5) aufweist.
Kommutator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) und die Kommutatorlamelle (3) einstückig ausgebildet sind.
Kommutator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen (3) nebeneinander angeordnet sind.
Kommutator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halteelement (5) axial in Richtung der Wicklung versetzt angeordnet ist.
Kommutator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in axialer Richtung der Kommutatorlamellen (3) hintereinander angeordnet sind.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) einer Kommutatorlamelle (3) mittig in Bezug auf die Kommutatorlamelle (3) angeordnet sind.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) gebogen bzw. an der Kommutatorlamelle (3) abgewinkelt sind.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Isolation zwischen den Drähten der Rotorwicklung und einer Rotorwelle (2) der Kommutator (1) einen Bund (6) aufweist.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Kommutatorlamelle (3) angeordneten Halteelemente (4, 5) auf der der Rotorwicklung abgewandten Kommutatorseite angeordnet sind.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Halteelemente (4, 5) als Haken ausgebildet sind.
Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Halteelemente (4, 5) aus Kupfer hergestellt sind.