DE102007058912A1

DE102007058912A1 - Elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator und einem Rotor

Info

Publication number: DE102007058912A1
Application number: DE102007058912A
Authority: DE
Inventors: Sven Hartmann; Michael Bayer; Thomas Faber; Dirk Buehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-04
Also published as: US20110025063A1; CN101926076B; US8513827B2; EP2225820A1; JP2011505113A; JP5349489B2; KR20100105639A; CN101926076A; WO2009068609A1

Abstract

Elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator (35) und einem Rotor (38), wobei der Rotor (38) in Nuten (46) eine Rotorwicklung (49) trägt, die über ein Stromversorgungssystem aus einem Kommutator (52) und Gleitkontakten (58) mit elektrischem Strom versorgbar ist, wobei die auf eine Oberfläche des Kommutators (52) drückenden Gleitkontakte (58) zumindest zwei Paare aus je einem Plusgleitkontakt (581) und einem Minusgleitkontakt (582) aufweisen, wobei bei zumindest einem ersten Paar eines Plusgleitkontakts (581) und eines Minusgleitkontakts (582) der Plusgleitkontakt (581) und der Minusgleitkontakt (582) in einem Winkel gamma gegenüberstehen, der von 180° abweicht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsmaschine (Motor für eine Startvorrichtung) mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor über einen Kommutator und Gleitkontakte (Bürsten) mit elektrischem Strom versorgbar ist. Derlei Maschinen sind stark verbreitet. Der Strom zum Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine wird dabei über einen oder mehrere Paare von Gleitkontakten über den Kommutator in die Rotorwicklung (Ankerwicklung) eingeleitet. Diese Gleitkontakte bestehen meist aus einem Sinterwerkstoff, welcher hauptsächlich und Graphitanteile hat. Diese Gleitkontakte sowie der Kommutator unterliegen im Betrieb einem Verschleiß. Startvorrichtungen sind typischerweise für den kurzzeitigen Betrieb ausgelegt und normalerweise für 30 000 bis 60 000 Schaltzyklen, das heißt Startvorgänge, geeignet.
Soll die Startvorrichtung eine höhere Last und längere Schaltzahlen erreichen, so müssen die Gleitkontakte eine gleichmäßige Belastung aufweisen, damit es zu einer maximal möglichen Schaltzahl kommt. Gegenwärtig werden für Systeme mit 4 oder 6 Gleitkontakten Anordnungen gewählt, bei denen die Gleitkontakte untereinander einen Winkelabstand von 60° aufweisen. Dies bedeutet, dass bei einem System mit 6 Gleitkontakten zwischen den Gleitkontakten jeweils ein Winkel von 60° vorhanden ist. Bei einem System mit 4 Gleitkontakten sind einerseits je ein Plusgleitkontakt und je ein Minusgleitkontakt direkt gegenüber, das heißt mit einem Winkel von 180° angeordnet und ein zweites Gleitkontaktpaar, welches in sich wiederum um 180° beabstandet ist, ist derartig angeordnet, dass dieses zweite Gleitkontaktpaar mit seinem Minusgleitkontakt um 60° zum Plusgleitkontakt des ersten Gleitkontaktpaars versetzt ist. Auf Grund der Verwendung von einer nicht durch die Polzahl des Stators teilbaren Lamellenanzahl des Kommutators für Startermotoren (elektrische Antriebsmaschine) – in der Regel 28 Lamellen oder 23 Lamellen – kommt es zu einer unterschiedlichen Belastung für die Plus- bzw. Minusgleitkontakte, da die Gleitkontaktpaaredrehrichtung unterschiedliche Positionen beim Beschalten eines Leiters der Rotorwicklung und beim Abschalten eines Leiters der Rotorwicklung auf den Lamellen einnehmen. Dieser Unterschied bewirkt, dass die Gleitkontaktpaare unterschiedlich belastet werden bzw. für einzelne Gleitkontaktpaare ein unterschiedliches Lastprofil entsteht. Für eine Drehrichtung der Antriebsmaschine werden einzelne Gleitkontakte beim Auflaufen auf eine Lamelle bzw. beim Ablaufen von einer Lamelle mit einer unterschiedlichen Strombelastung beaufschlagt. Folglich altern bzw. verschleißen die Kohlebürsten unterschiedlich stark, so dass die erreichbare Lebensdauer wegen des stärkeren Verschleißes einzelner Gleitkontakte unnötig vermindert ist.
Es besteht daher die Aufgabe, die erreichbare Lebensdauer einer Antriebsmaschine der vorgenannten Art dadurch zu verlängern, indem die Lebensdauer der einzelnen Gleitkontakte untereinander möglichst gleich ist. So kann es beispielsweise passieren, dass am Ende der Lebensdauer eines Pkws auch die Startvorrichtung das Ende ihrer Lebensdauer hinsichtlich der Mechanik erreicht hat. Betrachtet man dann jedoch die Gleitkontakte, so stellt man des Öfteren fest, dass von vier verwendeten Gleitkontakten nur einer der Gleitkontakte im vorgesehen Umfang abgenutzt ist, während andere Gleitkontakte derselben Startvorrichtung unter Umständen erst um 1/3 der vorgesehenen Abnutzungslänge des Gleitkontaktes abgenutzt sind. Steigt jetzt die notwendige Schaltzahl und damit die notwendige Zahl der Starts eines Starters auf Grund eines Betriebes mit häufigen Wiederholstarts am Verbrennungsmotor an, so muss für eine optimale Verteilung der Strombelastung und der Belastungsspitzen für die Gleitkontakte gesorgt werden. Eine andere Alternative, nämlich die Verlängerung des Gleitkontaktes, der besonders belastet wird, oder aller Gleitkontakte, scheitert in der Regel daran, dass ein größerer Durchmesser des Polrohrs der elektrischen Antriebsmaschine nicht zur Disposition steht. Eine optimale Verteilung der Strombelastung und der Belastungsspitzen für die Gleitkontakte kann insbesondere bei Ankern bzw. Rotoren mit Wellenwicklung und nicht ganzzahligem Verhältnis aus Lamellenzahl und Polpaar des Stators durch eine besondere Verteilung der Gleitkontakte über den Umfang des Kommutators erreicht werden. Um bei einer genügend großen Überdeckung der Gleitkontakte über die Lamellen eine ideale Aufteilung der Last und Lastspitzen auf die Gleitkontakte zu erhalten, haben wir herausgefunden, dass die optimale Anordnung der Gleitkontakte nicht in einem gleichwinkligen Abstand der Gleitkontakte zueinander liegt. Je nach Drehrichtung muss einer oder mehrere der Gleitkontakte um etwa 1° bis zu einem Wert eines Quotienten aus 360° und der Lamellenanzahl des Kommutators in bzw. gegen die Drehrichtung gegenüber den symmetrischen Werten an den jeweiligen Winkeln (Quotient aus 360° und der Polzahl) versetzt werden. Dadurch erreicht man eine Minimierung der Strombelastungsmaxima in den einzelnen Gleitkontakten und auch eine möglichst geringe Streuung zwischen den Gleitkontakten. Die Lastspitzen und die integralen Ströme können so um bis zu 25% abgesenkt werden und es können auch aus Dauerlaufversuchen bekannte Unterschiede im Verschleiß der einzelnen Gleitkontakte minimiert werden. Die Angleichung kann bei einzelnen Startersystemen Unterschiede im Verschleiß über die Lebensdauer von bis zu 2 mm bedeuten, was gleichzeitig bis mehr als 30% der möglichen Verschleißlänge eines Gleitkontaktes bedeuten kann.
Offenbarung der Erfindung
Bei einer elektrischen Antriebsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ergibt sich der Vorteil, dass gegenüber einer Lösung mit, wie vor beschrieben, äquidistantem Winkelabstand der Gleitkontakte eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer der Antriebsmaschine erreicht werden kann. Da dieser Vorzug auch in Kombination mit den Merkmalen der Unteransprüche zur elektrischen Antriebsmaschine gilt, wird dieser Vorzug nicht weiter aufgeführt. Die Erfindung ist ganz besonders dann von Vorteil, wenn die elektrische Antriebsmaschine Teil einer Startvorrichtung für Verbrennungsmotoren, und hier insbesondere von Kraftfahrzeugen, ist. Die Verwendung einer Startvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine mit einem der Merkmale gemäß den nachfolgend angegebenen Ansprüchen ist ganz besonders dann von Vorteil, wenn das Kraftfahrzeug mit dieser Startvorrichtung in einem sogenannten Start-Stopp-Betrieb betrieben wird. Ein Start-Stopp-Betrieb liegt beispielsweise dann vor, wenn das Fahrzeug automatisch den Stillstand des Kraftfahrzeugs, in dem die Startvorrichtung betrieben wird, erkennen kann und in diesem Zusammenhang die Brennkraftmaschine bzw. den Verbrennungsmotor abschaltet. Ein weiteres Merkmal eines derartigen Start-Stopp-Systems ist, dass das Fahrzeug vom Fahrer gegebene Signale erkennt, die darauf hindeuten, dass das Fahrzeug wieder in Bewegung gesetzt werden soll und demzufolge die Brennkraftmaschine bzw. der Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, indem die Startvorrichtung den üblichen Startvorgang (Vorspuren, Einspuren, Andrehen, Abschalten eines Statorrelais, Ausspuren) selbsttätig – d. h. ohne menschliche Betätigung des Start-Schalters – veranlassen kann. Zudem kann ein derartiges Start-Stopp-System auch einen sogenannten Schwung-Nutz-Betrieb umfassen, bei dem in den Fällen, in denen das Fahrzeug keine Antriebsenergie auf die Fahrbahn übertragen soll, ebenfalls den Verbrennungsmotor automatisch ausschaltet und bei erkennbarem Wunsch des Fahrers nach wieder zu übertragender Antriebsenergie den Startvorgang wie beim Start-Stopp-Betrieb, wie zuvor beschrieben, veranlasst.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert:
Es zeigen:
1 eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt,
2 einen Querschnitt durch das Polrohr gemäß der Angaben in 1 und dort die Ansicht auf 4 Gleitkontakte,
3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Polrohr der elektrischen Antriebsmaschine mit der Darstellung der Pole des Stators und der Relativlage des Gleitkontaktsystems zu den Polen des Stators,
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt. In der 1 ist eine Startvorrichtung 10 dargestellt. Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und das Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.
Der Startermotor 13 als elektrische Antriebsmaschine der Startvorrichtung weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Das Polrohr 28 mit den Polschuhen 31 und den Erregerwicklungen 34 bildet einen Stator 35. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37 (der ein Rotor 38 ist), der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Anker- bzw. Rotorwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der u. a. aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten bzw. Gleitkontakte 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem Einspurrelais 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück) im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab, und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlager 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Desweiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist, ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen-Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt.
Der Vollständigkeit halber sei hier noch auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Eindrückrelais 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180' und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den Kohlebürsten 58 geführt. Der Startermotor 13 wird dabei bestromt.
Das Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat aber darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken" an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in dem Zahnkranz 25 einzuspuren.
Der hier beschriebene Kommutator 52 ist als Trommelkommutator ausgeführt, dessen Kommutatorlamellen 55 jeweils parallel zueinander orientiert sind und deren elektrische Trennung in Umfangsrichtung ausgeführt ist. Das heißt, die Kommutatorlamellen 55 weisen keine Schrägung auf. Die Nuten 46 des Rotors 38, in denen die Rotorwicklung 49 angeordnet ist, sind parallel zur Drehachse 201 des Rotors 38 ausgerichtet.
In 2 ist entsprechend der Markierung in 1 ein Querschnitt durch das Polrohr 28 der Startvorrichtung 10 dargestellt. Die Stromzuführung 61 führt über zwei Stromzuführungsleiter 610 die Spannung an die Plusgleitkontakte 581. Der Kommutator 52 ist hier nur schematisch durch eine strichpunktierte Kreislinie 205 dargestellt. Die in diesem Ausführungsbeispiel beiden anderen Gleitkontakte 58 sind Minusgleitkontakte 582, da diese mit dem Minuspol einer hier nicht dargestellten Starterbatterie verbunden sind. Beide Minusgleitkontakte 582 sind mittels zweier als Litze ausgeführten Minusleitern 583 mit einem gemeinsamem Kontaktblech 584, in diesem Fall durch eine Schweißverbindung verbunden. Das Kontaktblech 584 wiederum ist durch Anlage an der Innenseite des Polrohrs 28 mit dem Minuspol der Starterbatterie verbunden.
Bei der in 2 dargestellten Anordnung bilden die insgesamt 4 Gleitkontakte 58 insgesamt 2 Paare. Das erste Paar umfasst den Plusgleitkontakt 581, der in Bezug zu einem normalen analogen Uhrziffernblatt auf Position 10 Uhr steht sowie den Minusgleitkontakt 582, der dort in etwa auf der Position 4 Uhr gezeichnet ist. Tatsächlich liegt die Minusbürste 582, die hier auf 4 Uhr gezeichnet ist, auf einer Position, die von 4 Uhr abweicht. Diese Abweichung wird durch den Winkel γ angegeben, der den Winkel zwischen den beiden von dem Plusgleitkontakt 581 und dem Minusgleitkontakt 582 ausgehenden Radius zum Mittelpunkt, das heißt zur Drehachse 201, beschreibt. Bei dem zweiten Paar aus dem anderen Plusgleitkontakt 581 und dem anderen Minusgleitkontakt 582 stehen sich in diesem Ausführungsbeispiel beide Gleitkontakte 581 bzw. 582 derartig gegenüber, dass der Winkel zwischen den Radien, von den beiden Gleitkontakten 581 und 582 ausgehend, 180° beträgt.
Es ist demzufolge eine elektrische Antriebsmaschine (Startermotor 13) mit einem Stator 35 und einem Rotor 38 gezeigt, wobei der Rotor 38 in Nuten 46 eine Rotorwicklung 49 trägt, die über ein Stromversorgungssystem aus einem Kommutator 52 und Gleitkontakten 58 mit elektrischem Strom versorgbar ist, wobei die auf eine Oberfläche des Kommutators 52 drückenden Gleitkontakte 58 zumindest zwei Paare aus je einem Plusgleitkontakt 581 und einem Minusgleitkontakt 582 aufweisen. Bei zumindest einem ersten Paar aus einem Plusgleitkontakt 581 und einem Minusgleitkontakt 582 stehen sich der Plusgleitkontakt 581 und der Minusgleitkontakt 582 in einem Winkel γ gegenüber, der von 180° abweicht. Unter dem Begriff „in einem Winkel gegenüberstehen, der von 180° abweicht", wird hier in dieser Anmeldung verstanden, dass sich diese beiden Bürsten in einem Winkel γ gegenüberstehen können, der bis zu 28° von 180° abweichen kann und demzufolge bis zu 152° betragen kann. Mit anderen Worten: Der Winkel γ ist zwischen 152° und 179° betragen. Der Winkel γ ist dabei der Winkel, den die beiden Gleitkontakte 581 und 582 miteinander einschließen, wobei in diesem eingeschlossenen Bereich ein Minusgleitkontakt 582 des anderen Paares angeordnet ist.
Die Abweichungen von bis zu 28° aus der 180°-Gegenüberlage ergibt sich aus der Erfahrung, wonach die Abweichung bis zu einem Betrag in Höhe des Quotienten aus 360° und der Lamellenzahl N_L des Kommutators 52 von einem Winkel von 180° abweichen darf, wobei die Lamellenzahl N_L jeweils einschließlich zwischen 13 und 17 oder 19 und 23 oder 35 und 29 oder 31 und 35 ist. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei die Lamellenzahlen N_L = 23 und 28 ergeben. Der Winkel zwischen dem Minusgleitkontakt 582 und dem Plusgleitkontakt 581 des ersten Gleitkontaktpaares soll demzufolge kleiner als 180° sein. Dieser Winkel schließt den Minusgleitkontakt 582 des anderen Gleitkontaktpaares ein. Eine weitere Bedingung des Ausführungsbeispiels aus 2 kann beispielsweise sein, dass ein Winkel δ zwischen dem Plusgleitkontakt 581 und dem Minusgleitkontakt 582 des zweiten Gleitkontaktpaares zwischen sich ein Winkel δ von 180° einschließen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass, wie hier in diesem Ausführungsbeispiel gezeichnet, der Plusgleitkontakt 581 des zweiten Paares vom Plusgleitkontakt des ersten Paares um 120° in einer Rotordrehrichtung beabstandet ist. Der Stator 35 der elektrischen Antriebsmaschine soll als sechspoliger Stator 35 ausgeführt sein. Im Gegensatz zur zuvor angeführten Beschreibung könnte die Polspur 31 nur elektrisch erregt sein durch eine Erregerwicklung 34, sondern alternativ können diese Polschuhe auch permanentmagnetisch sein. Im Hinblick auf das Verhältnis von Lamellenzahl N_L des Kommutators 52 und der Polzahl N_L des Stators 35 soll des Weiteren als Bedingung gelten, dass der Quotient aus der Lamellenzahl N_L und der Polzahl N_P nicht ganzzahlig ist.
Die in den Nuten 46 angeordnete Anker- bzw. Rotorwicklung 49 ist als eine sogenannte Wellenwicklung ausgeführt.
Die Nuten 46 sind dabei parallel zur Drehachse 201 orientiert.
Die Anzahl der Gleitkontakte 58 ist kleiner als die Anzahl der NL der Lamellen 55 des Kommutators 52.
3 zeigt in systematischer Art und Weise einen weiteren Querschnitt durch ein Polrohr 28 analog zu der Darstellung in 2. Als Unterschied ist hier erkennbar, dass die sechspolige Antriebsmaschine auch 6 Gleitkontakte 58 aufweist. Analog zu der Beschreibung zur 2 weist auch dieses Ausführungsbeispiel ein erstes Gleitkontaktpaar aus einem Plusgleitkontakt 581 und einem Minusgleitkontakt 582 auf. Der Plusgleitkontakt 581 ist dabei ebenfalls in etwa auf einer 10 Uhr-Position. Der Minusgleitkontakt 582 ist analog auf einer 4 Uhr-Position. Zwischen beiden Gleitkontakten des ersten Gleitkontaktpaars ist hier ebenfalls ein Winkel γ, der von 180° abweicht. Das zweite Gleitkontaktpaar besteht auch hier aus einem Plusgleitkontakt 581 und einem Minusgleitkontakt 582 auf der 2 bzw. 8 Uhr-Position. Zwischen diesen beiden Gleitkontakten ist ein Winkel δ von 180° eingestellt. Ein drittes Gleitkontaktpaar, bestehend aus dem Plusgleitkontakt 581 und dem Minusgleitkontakt 582, welche hier ebenfalls mit einem Winkel von 180° zueinander orientiert ist, ist ebenfalls vorhanden. Die entsprechenden Gleitkontakte sind hier auf der 6 Uhr- bzw. 12 Uhr-Position. Die entsprechenden „Uhrzeitangaben" für die Position der Bürsten sind in dieser Anmeldung nur Circawerte und sind nicht mit genauen Winkelgradangaben versehen.
Der Winkel τ ist in 3 jeweils 60° groß.
Alle Gleitkontakte 58 sind in Köchern 59 eingesetzt, die die Gleitkontakte 58 senkrecht zur Oberfläche des Kommutators 52 führen. Die Gleitkontakte 58 werden dabei mittels Federelementen 62 auf die Oberfläche des Kommutators 52 gedrückt.
Diese, hier in der 3 dargestellten, 6 Gleitkontakte weisen darüber hinaus eine spezielle Relativlage zu den Polschuhen 31 des Stators 35 auf. Während die Polschuhe 31 zueinander gleichmäßig in einem Winkel α von 60° beabstandet sind, ist es, wie bereits aus dem vorhergehenden Vortrag hervorgeht, bei den Gleitkontakten 58 jedenfalls nur teilweise der Fall. Darüber hinaus sind die Gleitkontakte 58 des ersten Gleitkontaktpaars (8 und 2 Uhr-Position) zu den Polschuhen 31 um einen Winkel β verdreht. Dieser Winkel β ist ein Maß für die sogenannte Bürstenverdrehung der regelmäßig beabstandeten Bürsten zu den Polschuhen 31.
Die Gleitkontakte 58 haben in dem Köcher 59 eine Schieberichtung, die senkrecht zur Kommutatoroberfläche ausgerichtet ist.
Es ist vorgesehen, dass diese elektrische Antriebsmaschine ein Statormotor 13 ist, der Teil einer Startvorrichtung 10 für Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren ist. Da die eingangs erwähnten Vorteile (besondere Haltbarkeit der Gleitkontakte und besonders gleichmäßige Verteilung der Haltbarkeit der Gleitkontakte) ganz besonders dann zum Tragen kommen, wenn diese Startvorrichtung Bestandteil eines Fahrzeugs ist, das einen sogenannten Start-Stopp-Betrieb ermöglicht, ist vorgesehen, dass diese Startvorrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, welches als speziellen Betriebsmodus ein Start-Stopp-Verfahren durchführt.

Claims

Elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator (35) und einem Rotor (38), wobei der Rotor (38) in Nuten (46) eine Rotorwicklung (49) trägt, die über ein Stromversorgungssystem aus einem Kommutator (52) und Gleitkontakten (58) mit elektrischem Strom versorgbar ist, wobei die auf eine Oberfläche des Kommutators (52) drückenden Gleitkontakte (58) zumindest zwei Paare aus je einem Plusgleitkontakt (581) und einem Minusgleitkontakt (582) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem ersten Paar eines Plusgleitkontakts (581) und eines Minusgleitkontakts (582) der Plusgleitkontakt (581) und der Minusgleitkontakt (582) in einem Winkel γ gegenüberstehen, der von 180° abweicht.
Elektrische Antriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel γ zwischen dem Minusgleitkontakt (582) und dem Plusgleitkontakt (581) eines Paares um einen Betrag von etwa einem Grad bis zu einem Betrag in Höhe des Quotienten aus 360° und einer Lamellenzahl N_L des Kommutators (52) von einem Winkel von 180° abweicht, wobei die Lamellenzahl N_L jeweils einschließlich zwischen 13 und 17 oder 19 und 23 oder 25 und 29 oder 31 und 35 ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel γ zwischen dem Minusgleitkontakt (582) und dem Plusgleitkontakt (581) kleiner als 180° ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plusgleitkontakt (581) und der Minusgleitkontakt (582) des zweiten Paares zwischen sich einen Winkel δ von 180° einschließen.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plusgleitkontakt (581) des zweiten Paares vom Plusgleitkontakt (581) des ersten Paares um 120° in einer Rotordrehrichtung beabstandet ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (35) sechspolig ausgeführt ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quotient aus Lamellenzahl N_L und Polzahl N_P des Stators (35) nicht ganzzahlig ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Nuten (46) des Rotors (38) angeordnete Rotorwicklung (49) eine Wellenwicklung ist.
Elektrische Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gleitkontakte (58) kleiner als die Anzahl N_L der Lamellen (55) des Kommutators (52) ist.
Startvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bei Verwendung einer Startvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Start-Stopp-Verfahren umfasst.