DE102008040717A1 - Commutator for an electric machine as well as system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kommutator (1) für eine elektrische Maschine, mit mehreren nebeneinander angeordneten durch Lamellenschlitze (6) voneinander getrennten Lamellen (5) zum Zusammenwirken mit Schleifkontakten und mit einer zentrischen Durchgangsöffnung (3) zum Aufschieben des Kommutators (1) auf eine Ankerwelle eines Elektromotors. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kommutator (1) eine stirnseitige, zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildete, Geometrie (10) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein System.The invention relates to a commutator (1) for an electric machine, with a plurality of lamellae (5) arranged side by side for lamination with sliding contacts and with a central passage opening (3) for sliding the commutator (1) onto an armature shaft an electric motor. According to the invention, provision is made for the commutator (1) to have an end face geometry (10) designed for positive engagement with a displacement and / or alignment device. Furthermore, the invention relates to a system.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Kommutator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System gemäß Anspruch 8.The The invention relates to a commutator according to the The preamble of claim 1 and a system according to claim 8th.
Aus
der
Die bekannte Vorgehensweise bei der Ausrichtung des Kommutators führt zu Positionsungenauigkeiten zwischen den Ankerwicklungsnuten im Ankerpaket und dem Kommutator von bis zu etwa ±1,5°. Dies ist zum Einen auf Fertigungsungenauigkeiten des Kommutators, insbesondere auf Teilungstoleranzen zwischen den Lamellenschlitzen, sowie auf Positionstoleranzen bei der Montage zurückführen. Beim eventuellen Nachschieben des Kommutators kann sich die radiale Ausrichtung zusätzlich verschlechtern.The known procedure in the alignment of the commutator leads to position inaccuracies between the armature winding grooves in the armature package and the commutator of up to about ± 1.5 °. This is on the one hand on manufacturing inaccuracies of the commutator, in particular on pitch tolerances between the slat slots, as well as on Return positional tolerances during assembly. Whenever the commutator is pushed forward, the radial In addition, deteriorate orientation.
Die erläuterten Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und dem Ankerpaket führen insbesondere bei hochpoligen elektrischen Maschinen zu erheblichen Kennlinienschwankungen.The explained position inaccuracies between the commutator and the anchor package lead in particular at high-pole electrical machines to significant fluctuations in characteristics.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator vorzuschlagen, mit dem Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und einem weiteren Element, beispielsweise dem Ankerpaket einer elektrischen Maschine oder einer Sägevorrichtung, zum Herstellen der Lammellenschlitze zumindest weitgehend vermieden werden können. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein System zum Vermeiden von Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und einem weiteren Element.Of the The invention is therefore based on the object to propose a commutator, with the position inaccuracies between the commutator and a another element, for example, the anchor packet of an electrical Machine or a sawing device for making the Lammellenschlitze can be at least largely avoided. Furthermore, the object is a system for avoiding position inaccuracies between the commutator and another element.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kommutators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task is with respect to the commutator with the characteristics of Claim 1 and with regard to the system having the features of the claim 8 solved. Advantageous further developments of the invention are specified in the dependent claims. Within the scope of the invention all combinations of at least two of in the description, the claims and / or the figures revealed Features.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zusätzlich zu den Lamellenschlitzen eine verlässliche und genaue Geometrie an einer Stirnseite des Kommutators vorzusehen, die zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildet ist. Anders ausgedrückt weist ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeter Kommutator an einer, vorzugsweise im montierten Zustand an einer von dem Ankerpaket abgewandten, Stirnseite, eine Geometrie (Ausrichtgeometrie) auf, die zum formschlüssigen Verbinden mit einer Gegengeometrie einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildet ist. Dabei muss die Geometrie derart ausgebildet sein, dass über sie in Umfangsrichtung wirkende Drehmomente, die beispielsweise während des Schiebens des Kommutators auftreten, abgestützt und/oder eingeleitet werden können.Of the Invention is based on the idea, in addition to the Slat slots provide a reliable and accurate geometry to provide on a front side of the commutator, the form-fitting Interaction with a displacement and / or alignment device is trained. In other words, one after the Concept of the invention trained commutator on one, preferably in the mounted state on a side remote from the anchor packet, front side, a geometry (alignment geometry) that is for positive locking Connecting with a counter-geometry of a displacement and / or alignment device is trained. The geometry must be designed in such a way that over them acting in the circumferential direction torques, for example, during the sliding of the commutator occur, supported and / or initiated.
Unter einer Verschiebe-Einrichtung ist dabei eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Kommutators, insbesondere entlang der Ankerwelle einer elektrischen Maschine bei der Montage einer elektrischen Maschine, zu verstehen. Durch das Eingreifen einer an die Geometrie des Kommutators angepassten Gegengeometrie in die Geometrie des Kommutators kann ein Verdrehen des Kommutators relativ zur Verschiebe-Einrichtung beim Verschiebeprozess vermieden werden.Under a displacement device is a device for axial Moving the commutator, in particular along the armature shaft an electric machine when mounting an electric machine, to understand. By engaging a to the geometry of the commutator adapted counter geometry in the geometry of the commutator can a rotation of the commutator relative to the shifting device be avoided during the relocation process.
Unter einer Ausrichteinrichtung ist eine Vorrichtung zu verstehen, mit der der Kommutator um seine Längsmittelachse verschwenkbar ist, um den Kommutator somit in Umfangsrich tung zu einem Element, insbesondere einem Ankerpaket einer elektrischen Maschine oder einer Säge einer Fertigungsvorrichtung zum Herstellen der Lamellenschlitze, exakt auszurichten. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine axiale Verschiebemöglichkeit und eine Verschwenkmöglichkeit in Umfangsrichtung in einer gemeinsamen Verschiebe- und Ausrichteinrichtung kombiniert sind.Under an alignment device is a device to be understood with the commutator pivotable about its longitudinal central axis is to the commutator thus in the circumferential direction Rich to an element, in particular an anchor packet of an electric machine or a Saw of a manufacturing device for producing the slat slots, to align exactly. Very particular preference is given to an embodiment in the case of an axial displacement possibility and a pivoting possibility in the circumferential direction in a common displacement and alignment device combined.
Durch das Vorsehen einer entsprechenden, stirnseitigen Geometrie zum Ausrichten des Kommutators und zum Verhindern eines Verdrehens des Kommutators beim axialen Verschieben können Positionsungenauigkeiten sowohl bei der Fertigung des Kommutators als auch bei der Montage einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Motors für Stellaufgaben in Kraftfahrzeugen, vermieden werden. Ebenso kann durch das Halten des Kommutators an seiner Geometrie bei dem auf den Wicklungsvorgang nachfolgenden Axialverschiebungsschritt ein Verdrehen des Kommutators relativ zum Ankerpaket sicher vermieden werden. Aufgrund der höheren Positionsgenauigkeit eines fertig montierten, nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kommutators werden Kennlinienschwankungen von elektrischer Maschine zu elektrischer Maschine reduziert.By the provision of a corresponding frontal geometry for alignment of the commutator and to prevent twisting of the commutator during axial displacement can position inaccuracies both in the manufacture of the commutator and during assembly an electrical machine, in particular an engine for Stellaufgaben in motor vehicles, be avoided. Likewise by holding the commutator to its geometry at the the winding process subsequent axial displacement step Twisting the commutator relative to the anchor packet safely avoided become. Due to the higher position accuracy of a fully assembled, trained according to the concept of the invention Commutators become characteristic fluctuations of electrical machine reduced to electrical machine.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Geometrie (Ausrichtgeometrie) des Kommutators in einen die Durchgangsöffnung radial außen umgebenden Nabenabschnitt des Kommutators angeordnet ist. Bevorzugt ist dieser Nabenabschnitt (Grundkörper) aus Kunststoff, beispielsweise durch Verpressen oder Spritzgießen, vorzugsweise als Sinterteil, hergestellt. Bevorzugt befindet sich die Geometrie in einem Radialabstand zu den, vorzugsweise aus Kupfer ausgebildeten, vorzugsweise am Außenumfang angeordneten, Lamellen.In Development of the invention is provided with advantage that the Geometry (alignment geometry) of the commutator in a radial through hole arranged outside surrounding hub portion of the commutator is. This hub section (main body) is preferred made of plastic, for example by compression or injection molding, preferably as a sintered part. Preferably is the Geometry at a radial distance to, preferably made of copper trained, preferably arranged on the outer circumference, Lamellae.
Es ist denkbar, die Geometrie im Hinblick auf eine Stirnflächenebene des Kommutators erhaben und/oder vertieft auszubilden. Besonders bevorzugt ist im Hinblick auf eine Bauraumminimierung eine ausschließlich vertiefte, sich also, vorzugsweise axial, in dem Kommutator hinein erstreckende Ausbildung der Geometrie.It is conceivable, the geometry with respect to an end plane of the commutator sublime and / or deepened form. Especially preferred in terms of a space minimization one exclusively recessed, so, preferably axially, in the commutator extending training of geometry.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Geometrie (Ausrichtgeometrie) des Kommutators als Verzahnungsgeometrie mit sich in radialer Richtung erstreckenden und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Zähnen ausgebildet ist. Das Vorsehen einer Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Zähnen ermöglicht eine sichere Abstützung bzw. Weitergabe von in Umfangsrichtung wirkenden Drehmomenten.In Development of the invention is provided with advantage that the Geometry (alignment geometry) of the commutator as tooth geometry with extending in the radial direction and in the circumferential direction formed adjacent teeth. The Providing a plurality of circumferentially juxtaposed Teeth allow safe support or passing of circumferentially acting torques.
Um eine exakte Ausrichtung des Kommutators relativ zu einem weiteren Element, insbesondere zum Ankerpaket einer elektrischen Maschine, realisieren zu können, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Verzahnungsgeometrie eine der Anzahl der Lamellen entsprechende Anzahl an Zähnen aufweist. Anders ausgedrückt entspricht die Anzahl der nicht notwendigerweise, jedoch bevorzugt, in radialer Richtung spitz zulaufenden Zähne der Anzahl der Lamellenhaken zum Festlegen und elektrischen Kontaktieren der Ankerwicklung, sodass die Relativposition einer mit der Geometrie zusammenwirkenden Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung relativ zu jedem Haken exakt definiert ist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Zähne jeweils in einen Bereich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Lamellen oder auf jeweils einen Haken weisend angeordnet sind.Around an exact alignment of the commutator relative to another Element, in particular to the anchor packet of an electrical machine, Being able to realize is an embodiment preferred in which the gearing geometry one of the number Slats corresponding number of teeth. Different expressed the number does not necessarily correspond However, preferably, in the radial direction tapered teeth the number of lamella hooks for fixing and electrical contact the armature winding, so that the relative position of one with the geometry cooperating displacement and / or alignment device relative to every hook is exactly defined. Particularly preferred is a Embodiment in which the teeth respectively in an area in the circumferential direction between two adjacent lamellae or are arranged pointing to a hook.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kommutators, bei der die jeweils einen Lamellenhaken aufweisenden Lamellen am Außenumfang des Kommutators angeordnet sind, wobei die Lamellenschlitze sich in axialer und radialer Richtung erstrecken. Anders ausgedrückt bilden die Lamellen, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, die Mantelfläche des, zumindest näherungsweise, hohlzylindrischen Kommutators.Especially preferred is an embodiment of the commutator, in the lamellae each having a lamella hooks on the outer circumference the commutator are arranged, wherein the slat slots are extend in the axial and radial directions. In other words form the lamellae, at least in sections, preferably completely, the lateral surface of, at least approximately, hollow cylindrical commutator.
Die Erfindung führt auch auf ein System, umfassend einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kommutator. Zusätzlich zu dem eine stirnseitige Geometrie (Ausrichtgeometrie) aufweisenden Kommutator umfasst das System eine Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung zum axialen Verschieben und/oder zum Verdrehen des Kommutators in Umfangsrichtung. Dabei umfasst die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung eine zur stirnseitigen Geometrie des Kommutators korrespondierende Gegengeometrie, wobei die Geometrie und die Gegengeometrie derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass diese in Umfangsrichtung wirkende Drehmomente abstützen können. Es ist eine Ausführungsform des Systems realisierbar, bei der dieses neben dem Kommutator ausschließlich eine Verschiebeeinrichtung oder ausschließlich eine Ausrichtvorrichtung, oder aber eine Verschiebeeinrichtung und eine Ausrichteinrichtung aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Systems, bei der neben dem Kommutator eine kombinierte Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung vorgesehen ist.The Invention also leads to a system comprising one The commutator formed according to the concept of the invention. additionally to the one end face geometry (alignment geometry) having commutator The system comprises a displacement and / or alignment device for axial displacement and / or rotation of the commutator in the circumferential direction. In this case, the displacement and / or alignment device comprises a counter-geometry corresponding to the front-side geometry of the commutator, wherein the geometry and the counter-geometry are formed and coordinated with each other, that these acting in the circumferential direction torques can support. It is an embodiment of the system feasible, in which this next to the commutator exclusively a displacement device or exclusively an alignment device, or a displacement device and an alignment device having. Particularly preferred is an embodiment of the system, which has a combined displacement control next to the commutator. and / or alignment device is provided.
Um eine exakte Ausrichtung des Kommutators zu einem weiteren Element bewirken zu können, ist es bevorzugt, wenn die Gegengeometrie der Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung formkongruent zur stirnseitigen Geometrie des Kommutators ausgebildet ist.Around an exact alignment of the commutator to another element To be able to effect, it is preferred if the counter-geometry the displacement and / or alignment device conforming to the front side Geometry of the commutator is formed.
Bei der Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung kann es sich um einen Bestandteil einer Montagevorrichtung zum axialen Positionieren des Kommutators relativ zu einem Ankerpaket auf der Ankerwelle und/oder zum Ausrichten des Kommutators in Umfangsrichtung auf der Ankerwelle relativ zu dem Ankerpaket handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ankerpaket um ein Blechlamellenpaket.at the displacement and / or alignment device may be a Component of a mounting device for axial positioning of the commutator relative to an anchor packet on the armature shaft and / or for alignment the commutator in the circumferential direction on the armature shaft relative to the Anchor package act. The anchor packet is preferably used around a lamellar package.
Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung um einen Bestandteil einer Fertigungsvorrichtung, insbesondere einer Sägevorrichtung handeln, wobei die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung insbesondere zum Ausrichten des Kommutators relativ zu mindestens einer Säge der Sägevorrichtung zum Einbringen von die Lamellen elektrisch voneinander isolierenden Lamellenschlitzen ausgebildet ist.Additionally or alternatively, it may be at the sliding and / or aligning to egg NEN part of a manufacturing device, in particular a sawing act, wherein the sliding and / or alignment device is designed in particular for aligning the commutator relative to at least one saw of the sawing device for introducing the lamellae electrically mutually insulating lamella slots.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigenFurther Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as the drawing. This shows in the only one
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
In
Am
Außenumfang des Grundkörpers
Jede
Lamelle
Die
Lamellen
In
In
die Stirnseite
Die
Flanken
Zu
der Geometrie
Die
Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung kann den Kommutator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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