DE102009001837A1

DE102009001837A1 - Electric machine

Info

Publication number: DE102009001837A1
Application number: DE200910001837
Authority: DE
Inventors: Andre Corvini
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-09-30
Also published as: CN102362409A; EP2412075A1; BRPI1010012A2; WO2010108848A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine (52) an dem, in einem Magnethalter (12, 62) gelagert, eine Anzahl von Einzelmagneten (14) aufgenommen ist. Eine Winkeltoleranz (38) von Bürsten (40) und der Lage der Einzelmagnete (14) ist durch einen die Bürsten (40) ausrichtenden und die Einzelsegmente (14) aufnehmenden Käfig (62) minimiert.The invention relates to an electric machine (52) on which, in a magnet holder (12, 62) mounted, a number of individual magnets (14) is accommodated. An angular tolerance (38) of brushes (40) and the position of the individual magnets (14) is minimized by a cage (62) which aligns the brushes (40) and receives the individual segments (14).

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 34 26 996 A1 bezieht sich auf einen Elektromotor, der zum Antrieb einer Kraftstoffförderpumpe eingesetzt wird. Der Elektromotor umfasst einen Rotor und ein zu einem Stator des Elektromotors gehörendes Magnetsystem, das einen ringförmigen, fernmagnetischen Rückschlusskörper und wenigstens ein an dessen Innenwand angeordnetes, permanent magnetisches Magnetsegment aufweist. Das Magnetsegment ist mittels einer in den Rückschlussring passend eingeschobenen, gegenüber dem Rückschlussring arretierten, rohrartigen Haltevorrichtung in einer wohl definierten Lage festgelegt. Eine besonders effektive Art der Sicherung des Magnetsystems im Rückschlussring wird dadurch erreicht, dass die Haltevorrichtung für jedes Magnetsegment einen Durchbruch aufweist, dessen Größe auf die sich bei radialer Betrachtung ergebenden Projektionsmaße des Magnetes abgestimmt ist und die Haltevorrichtung weiterhin Federmittel aufweist, welche das Magnetsegment gegen die Innenwand des Rückschlussrings drücken. Die Haltevorrichtung ist passend zum Rückschlussring ausgelegt und in diesen eingeschoben und wird mittels einer an deren Außenumfang vorspringenden Nase, welche in einer randoffenen Nut des Rückschlussrings aufgenommen ist, gegenüber diesem arretiert. DE 34 26 996 A1 refers to an electric motor that is used to drive a fuel delivery pump. The electric motor comprises a rotor and a magnet system belonging to a stator of the electric motor, which has an annular, far-magnetic magnetic return body and at least one permanently magnetic magnet segment arranged on the inner wall thereof. The magnet segment is fixed in a well-defined position by means of a tube-like holding device, which is inserted in a suitable manner into the return ring and locked against the return ring. A particularly effective way of securing the magnet system in the return ring is achieved in that the holding device for each magnet segment has a breakthrough whose size is matched to the projection dimensions of the magnet resulting from radial observation and the holding device further comprises spring means which the magnetic segment against the Press inner wall of return ring. The holding device is designed to fit the return ring and inserted into this and is locked by means of a protruding on the outer circumference of the nose, which is received in an open-edge groove of the return ring, against this.

DE 101 48 652 A1 bezieht sich auf eine Gleichstrommaschine und ein Verfahren zum Befestigen von Magneten an einem Polgehäuse einer Gleichstrommaschine. Am Polgehäuse ist eine Magnethaltevorrichtung befestigt, an der die Magnete, bei denen es sich insbesondere um Permanentmagnete handelt, gehalten sind. Die Magnethaltevorrichtung ist am Innenumfang des Polgehäuses befestigt und von einem ringförmigen Haltekäfig gebildet. Der Haltekäfig ist mit einem in axialer Richtung verlaufenden, durchgehenden Schlitz versehen und federelas tisch, vorzugsweise einteilig ausgebildet. Der Haltekäfig wird aus einer Platine herausgearbeitet, vorzugsweise gestanzt und anschließend durch Rollen in seine Ringform gebracht. Der Haltekäfig gemäß DE 101 48 652 A1 wird kraftschlüssig im Polgehäuse der Gleichstrommaschine gehalten. Die Kraftschlussverbindung ist aufgrund von materialbedingten Rückstellkräften des in seiner Ringform gerollten Haltekäfigs erzeugt, die gegebenenfalls durch Überdrücken des gerollten Haltekäfigs noch vergrößerbar sind. Der Haltekäfig weist Taschen zur Aufnahme jeweils einen Magneten auf. DE 101 48 652 A1 relates to a DC machine and a method for attaching magnets to a pole housing of a DC machine. On the pole housing, a magnetic holding device is attached to which the magnets, which are in particular permanent magnets, are held. The magnet holding device is fixed to the inner periphery of the pole housing and formed by an annular holding cage. The holding cage is provided with an extending in the axial direction, continuous slot and Federelas table, preferably formed in one piece. The holding cage is worked out of a board, preferably punched and then brought by rolling into its ring shape. The holding cage according to DE 101 48 652 A1 is frictionally held in the pole housing of the DC machine. The frictional connection is generated due to material-related restoring forces of the rolled in its annular shape holding cage, which are optionally still be increased by overpressing the rolled holding cage. The holding cage has pockets for receiving in each case a magnet.

Bei den aus dem Stande der Technik bekannten elektrischen Maschinen tritt das Problem hoher Toleranzketten und damit einhergehender sich addierender Toleranzen auf. Werden zum Beispiel Magnete, insbesondere Permanentmagnete mit separaten Haltern bzw. Haltefedern an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses befestigt, spezielle Flusseisen über Rasthaken bzw. in Vorsprüngen an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses eingreifende Öffnungen, der Magnethalter zur Aufnahme der Einzelmagnete mehrteilig ausgebildet, so tritt das Problem von sich addierenden Toleranzen auf. Diese sich addierenden Toleranzen, zum Beispiel zwischen den Bürsten und den Magneten, die oftmals mit einem Umfangswinkelfehler in Bezug aufeinander eingebaut sind, bewirken, dass der Kommutierungswinkel nur unzureichend genau bzw. mit einer sehr hohen Toleranz eingehalten werden kann. Ungenauigkeiten hinsichtlich der Lage und der Beibehaltung des Kommutierungswinkels der elektrischen Maschine vermindern jedoch zwangsläufig die Leistung der elektrischen Maschine. Wird der bisher mehrteilig ausgebildete Magnethalter dann über Einstanzungen oder über Einprägungen, die im Polgehäuse angebracht werden, fixiert, so ist die Lagegenauigkeit der Magneten und der Bürsten durch die Genauigkeit dieser Einprägungen oder Einstanzungen definiert. Treten bei dem Einbringen der Einstanzungen in das Material des Polgehäuses Ungenauigkeiten auf, so tritt diese Toleranz zur ohnehin schon sehr langen Toleranzkette hinzu.at the known from the prior art electrical machines occurs the problem of high tolerance chains and associated adding tolerances. Become, for example, magnets, in particular Permanent magnets with separate holders or retaining springs on the inner peripheral surface the Polgehäuses attached, special river iron over Latch hook or in projections on the inner peripheral surface the pole housing engaging openings, the magnet holder designed to accommodate the individual magnets in several parts, so occurs the problem of adding tolerances. These are adding up Tolerances, for example between the brushes and the magnets, which are often incorporated with a circumferential angle error in relation to each other cause the commutation angle to be insufficiently accurate or can be maintained with a very high tolerance. inaccuracies in terms of location and retention of commutation angle However, the electrical machine inevitably diminish the power of the electric machine. Will the previously multi-part trained Magnetic holder then about punched or over Indentations that are placed in the pole housing, fixed, so is the positional accuracy of the magnets and the brushes by the accuracy of these impressions or stampings Are defined. Occurs in the introduction of the stampings in the material of the pole housing inaccuracies, this tolerance occurs Add to the already very long tolerance chain.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, anstelle der bisher bei elektrischen Maschinen eingesetzten mehrteiligen Magnethalter einen Käfig einzusetzen, der in Umfangsrichtung gesehen einzelne Freiräume aufweist, die durch sich in axialer Richtung im Bezug auf die elektrische Maschine erstreckende Längsrippen von einander getrennt sind. In diese Freiräume des Käfigs, der in besonders kostengünstiger Weise aus Kunststoffspritzgussmaterial gefertigt werden kann, werden Einzelmagnete, insbesondere Permanentmagnete mit einem Flusseisen verbaut. Die Freiräume im Käfig verlaufen entsprechend der Krümmung des Polgehäuses und sind einerseits in axialer Richtung durch die Längsrippen definiert und in Umfangsrichtung durch zwei Ringe.According to the invention proposed, instead of the previously used in electric machines multi-part magnetic holder to use a cage, the seen in the circumferential direction has individual open spaces, which by itself in the axial direction with respect to the electrical Machine extending longitudinal ribs separated from each other are. In these free spaces of the cage, which in particular cost-effective manner of plastic injection molding material can be made, individual magnets, in particular permanent magnets installed with a river iron. The open spaces in the cage run according to the curvature of the pole housing and are on the one hand in the axial direction through the longitudinal ribs defined and circumferentially by two rings.

Der bevorzugt aus einem Teil gefertigte Käfig zur Aufnahme der Einzelmagnete, insbesondere der Permanentmagnete, d. h. der Statormagnete umschließt den Rotor, d. h. den Läufer der elektrischen Maschine sowie den auf der Läuferwelle aufgenommenen Kommutator. Dem Kommutator wiederum sind Bürsten in Bürstenköchern zugeordnet, die ihrerseits an einer Grundplatte einer Bürstenhalteranordnung befestigt sind. Die Bürstenhalteranordnung, d. h. die Grundplatte zur Aufnahme der Bürsten wird ebenfalls durch den Käfig ausgerichtet. Demnach bietet der Käfig, der in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise als Kunststoffspritzgussbauteil gefertigt ist, die Möglichkeit, einerseits die Einzelmagnete, insbesondere die Permanentmagnete aufzunehmen und andererseits gleichzeitig die Grundplatte zur Aufnahme der Bürstenköcher, die der Aufnahme der Bürsten dienen, auszurichten. Dadurch wird die Winkeltoleranz dieser Bauteile in Bezug aufeinander minimiert. Federelemente zur Fixierung der Einzelmagnete an der. Innenumfangsfläche des Polgehäuses können entfallen, ebenso Öffnungen, die bisher an den stangenförmigen Flusseisenkomponenten vorgesehen wurden, um diese an Vorsprüngen an der Innenseite des Polgehäuses zu befestigen und zu arretieren, können ebenfalls entfallen.The preferably made of a part cage for receiving the individual magnets, in particular the permanent magnets, ie the stator magnet surrounds the rotor, ie the rotor of the electric machine and the recorded on the rotor shaft commutator. The commutator, in turn, brushes are associated in brushes, which in turn are attached to a base plate of a brush holder assembly. The brush holder assembly, ie the base plate for receiving the brush is also aligned by the cage. Accordingly, the cage, which is manufactured in a particularly simple manner in terms of production technology as a plastic injection molded component, offers the possibility of disposing, on the one hand, the individual magnets, in particular the permanent magnets take and at the same time the base plate for receiving the brush holder, which serve to accommodate the brush align. This minimizes the angular tolerance of these components with respect to each other. Spring elements for fixing the individual magnets to the. Inner peripheral surface of the pole housing can be omitted, as well openings that were previously provided on the rod-shaped river iron components in order to attach and lock these projections on the inside of the pole housing, can also be omitted.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung des Einsatzes eines gemeinsamen Käfigs zur Aufnahme der Einzelmagnete, insbesondere der Permanentmagnete, und zur Ausrichtung der Grundplatte für die Bürsten ermöglicht eine Reduzierung der Winkeltoleranz zwischen der Umfangslage der Einzelmagnete und der Lage der Kohlebürsten. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung in besonders vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Grundplatte des Bürstenhalters, an denen die Bürstenköcher gelagert sind, durch den Käfig ausgerichtet wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung minimiert die Winkeltoleranz zwischen der Mittellinie der Bürsten und der Mittellinie der Einzelmagnete im eingebauten Zustand auf ein Minimum. Damit kann in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise und durch recht geringen Auf wand der Kommutierungswinkel der elektrischen Maschine gewährleistet werden.The According to the invention proposed solution the use of a common cage to accommodate the Individual magnets, in particular the permanent magnets, and for alignment the base plate for the brushes allows a reduction of the angular tolerance between the circumferential position of the individual magnets and the location of carbon brushes. In particular, by the proposed solution according to the invention be achieved in a particularly advantageous manner that the base plate of the brush holder, on which the brush quiver are stored, is aligned by the cage. The inventively proposed Solution minimizes the angular tolerance between the centerline the brushes and the center line of the individual magnets in the built-in Condition to a minimum. This can be particularly in manufacturing technology simple way and by quite low on wall of the commutation angle the electrical machine can be guaranteed.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird der bevorzugt als einteiliges Kunststoffspritzgussbauteil gefertigte Käfig, an einem der Ringe, zwischen denen sich die Längsrippen in Axialrichtung erstrecken, mit einer Anzahl von Positioniernocken so zum Beispiel drei Positioniernocken versehen, die am Außenumfang einer der Ringe oder beider Ringe zum Beispiel in einer 120°-Teilung ausgebildet sind. Diese Positioniernocken lassen sich in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise beim Spritzgießen des Käfigs direkt herstellen, ohne dass ein separater Bearbeitungsgang erforderlich wäre. Insbesondere kann im Wege des Kunststoffspritzgießverfahrens an diesen Positioniernocken eine Ausnehmung, so zum Beispiel eine halbkreisförmige Einbuchtung ausgebildet werden, die mit später im Material des Polgehäuses einzubringenden Einstanzungen oder Einbuchtungen fluchtet, so dass der Käfig in die an der Innenumfangsfläche vorspringend ausgebildeten Einbuchtungen einrastet und in seiner Umfangslage einerseits im Polgehäuse fixiert und andererseits in einer definierten Lage ausgerichtet bleibt.In Advantageous development of the invention proposed Solution is preferred as a one-piece plastic injection molded component manufactured cage, on one of the rings, between which the longitudinal ribs extend in the axial direction, with a number provided by positioning cams so for example three positioning cams, on the outer circumference of one of the rings or both rings to Example are formed in a 120 ° division. These Positioning cams are particularly easy to manufacture Directly producing a mold during injection molding of the cage, without a separate processing would be required. In particular, by way of plastic injection molding at this positioning cam a recess, such as a semicircular indentation are formed with later to be introduced in the material of the pole housing Punchings or indentations aligned so that the cage formed in the projecting on the inner peripheral surface Indentations engages and in its circumferential position on the one hand in Pol housing fixed and on the other hand in a defined Location stays aligned.

Des Weiteren können am Käfig zur Aufnahme der Einzelmagnete, insbesondere der Permanentmagnete des Stators und zur Ausrichtung der Grundplatte der Kohlebürsten Podeste in einer Anzahl angespritzt werden, die der Anzahl auszurichtender Kohlebürsten entspricht. Die an einer die am bürstehalterseitigen Ende des Käfigs angespritzten Podeste sind an einem der Ringe des Käfigs angespritzt und entsprechend der Anzahl zu fixierender Kohlebürsten in einer 90°-Teilung oder in einer 120°-Umfangsteilung an einem der Ringe des Käfigs angeordnet.Of Further, on the cage for holding the individual magnets, in particular the permanent magnets of the stator and for alignment the base plate of the carbon brush pedestals in a number be sprayed, the number of aligned carbon brushes equivalent. The one at the bussalteralter end The cage-molded pedestals are on one of the rings molded on the cage and according to the number of carbon brushes to be fixed in a 90 ° division or in a 120 ° circumferential division arranged on one of the rings of the cage.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 die Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten mehrteiligen Magnethalters, 1 the view of a known from the prior art multi-part magnetic holder,

2 eine Ansicht auf eine Fixierung von Flusseisen gemäß des Standes der Technik an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses, 2 a view of a fixation of prior art river iron on the inner peripheral surface of the pole housing,

3 den zu minimierenden Winkelversatz zwischen der Mittellinie von Bürsten und derjenigen von Einzelmagneten, die an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses aufgenommen sind, 3 the angular offset to be minimized between the center line of brushes and that of individual magnets received on the inner circumferential surface of the pole housing,

4 die sich ergebende Toleranzkette bei der Lösung gemäß des Standes der Technik unter Verwendung von vielen Einzelkomponenten, 4 the resulting tolerance chain in the prior art solution using many individual components,

5 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, die Bürsten einerseits ausrichtenden und die Einzelmagnete andererseits aufnehmenden Käfigs der elektrischen Maschine, 5 a perspective view of the invention proposed, the brushes on the one hand aligning and the individual magnets on the other receiving cage of the electric machine,

6 eine perspektivische Wiedergabe des Käfigs gemäß 5 im in ein Polgehäuse eingebautem Zustand und 6 a perspective view of the cage according to 5 in the built-in a Polgehäuse and state

7 einen mit Einzelmagneten und Flusseisen bestückten Käfig mit einer Anzahl von Positioniernocken. 7 a cage equipped with single magnets and river iron with a number of positioning cams.

Der Darstellung gemäß 1 ist ein mehrteilig ausgebildeter Magnethalter einer elektrischen Maschine gemäß des Standes der Technik zu entnehmen.The representation according to 1 is a multipart magnet holder of an electrical machine according to the prior art can be seen.

Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass ein Polgehäuse 10 einen mehrteiligen Magnethalter 12 umschließt. Dieser umfasst zwei Ringe, die jeweils durch Längsstege miteinander verbunden sind. Jeder der Ringe wird durch entsprechende Positioniernocken an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses 10 fixiert und ausgerichtet. Entlang des Magnethalters 12 erstrecken sich einzelne Flusseisen, vergleiche Flusseisen 16, sowie Einzelmagnete 14.From the illustration according to 1 it turns out that a pole housing 10 a multi-part magnet holder 12 encloses. This comprises two rings, which are connected to each other by longitudinal webs. Each of the rings is replaced by corresponding positioning cams on the inner peripheral surface of the pole housing 10 fixed and aligned. Along the magnet holder 12 single river-iron extend, compare river-iron 16 , as well as individual magnets 14 ,

Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass das Polgehäuse 10 an einer Innenumfangsfläche 30 in alternierender Abfolge Einzelmagnete 14 und dazwischen angeordnete Flusseisen 16 aufweist. Diese sind an der Innenumfangs fläche 30 des Polgehäuses 10 in alternierender Reihenfolge in Umfangrichtung angeordnet. Der Darstellung gemäß 2 ist zu entnehmen, dass die Flusseisen 16 Haltehaken 24 sowie Öffnungen 18 umfassen. In die Öffnungen 20 der Flusseisen 16 ragen Vorsprünge 20, die an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 12 ausgebildet sind, hinein und fixieren die Flusseisen 16 in ihrer Einbaulage.From the illustration according to 2 it turns out that the pole housing 10 on an inner peripheral surface 30 in alternating sequence individual magnets 14 and between them arranged river iron 16 having. These are on the inner circumference surface 30 of the pole housing 10 arranged in an alternating order in the circumferential direction. The representation according to 2 it can be seen that the river iron 16 retaining hook 24 as well as openings 18 include. In the openings 20 the river iron 16 protrude projections 20 on the inner peripheral surface 30 of the pole housing 12 are formed, into it and fix the river iron 16 in their installation position.

Aus den Darstellungen gemäß der 1 und 2 geht mit hervor, dass die Einzelmagnete 14 an der Innenumfangsfläche 30 durch eine Vielzahl von Bauteilen geringförmigen Scheiben des mehrteiligen Magnethalters 12, den Einstanzer 22 im Material des Polgehäuses 10, den Vorsprüngen 20, die mit den Öffnungen 18 der Flusseisen 16 zusammenwirken, fixiert sind. Aufgrund der Anzahl der Bauteile stellt sich eine längliche Toleranzkette ein.From the representations according to the 1 and 2 goes along with that the individual magnets 14 on the inner circumferential surface 30 by a plurality of components of small-shaped discs of the multi-part magnet holder 12 , the engraver 22 in the material of the pole housing 10 , the projections 20 that with the openings 18 the river iron 16 interact, are fixed. Due to the number of components, an elongated tolerance chain arises.

Der Darstellung gemäß 3 ist eine elektrische Maschine zu entnehmen, an der die Mittellinien von Bürsten und Einzelmagneten, die an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses aufgenommen sind, in einer Winkeltoleranz in Bezug zueinander verlaufen.The representation according to 3 An electrical machine is shown in which the center lines of brushes and individual magnets, which are accommodated on the inner peripheral surface of the pole housing, in an angular tolerance with respect to each other.

Aus der Darstellung gemäß 3 lässt sich entnehmen, dass an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 10 in alternierender Abfolge Einzelmagnete 14 und Flusseisen 16 angeordnet sind. Eine Stirnseite des Flusseisens 16 ist durch Bezugszeichen 60 bezeichnet, während eine Stirnseite eines Einzelmagneten 14 durch Bezugszeichen 58 identifiziert ist. Eine Mittelachse 44 der Einzelmagnete und eine Mittelachse der Bürsten 40 stehen in einer Winkeltoleranz 38 zueinander, d. h. bei der in 3 dargestellten elektrischen Maschine 52 fallen diese beiden Mittelachsen 44 und 46 nicht zusammen.From the illustration according to 3 can be seen that on the inner peripheral surface 30 of the pole housing 10 in alternating sequence individual magnets 14 and river iron 16 are arranged. A front of the river iron 16 is by reference numerals 60 referred to, while a front side of a single magnet 14 by reference numerals 58 is identified. A central axis 44 the individual magnets and a central axis of the brushes 40 stand in an angle tolerance 38 to each other, ie at the in 3 illustrated electric machine 52 fall these two central axes 44 and 46 not together.

Während die Einzelmagnete 14 und die Flusseisen 16 den Stator der elektrischen Maschine 52 bilden, ist deren Rotor 54 ein Kommutator 58 zugeordnet, dessen Umfang die Bürsten 40 zugeordnet sind. Bezugszeichen 50 bezeichnet eine Wicklungsverschaltung am Stator 56 der elektrischen Maschine 52, die von den einzelnen an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 10 angeordneten Einzelmagneten 14 umschlossen ist. Die Bürsten 40 sind jeweils in Bürstenköchern 42 aufgenommen. Der Darstellung gemäß 4 ist zu entnehmen, wie sich die Toleranzkette bei den Lösungen gemäß des Standes der Technik in der Regel zusammensetzt.While the individual magnets 14 and the river iron 16 the stator of the electric machine 52 form, is the rotor 54 a commutator 58 assigned to the scope of the brushes 40 assigned. reference numeral 50 denotes a winding connection on the stator 56 the electric machine 52 by the individual on the inner circumferential surface 30 of the pole housing 10 arranged individual magnets 14 is enclosed. The brushes 40 are each in brush boxes 42 added. The representation according to 4 It can be seen how the tolerance chain in the solutions according to the prior art usually composed.

Die an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 10 ausgebildeten Vorsprünge 20 sind mit einer 1. Toleranz 32 hinsichtlich ihrer Dimensionierung behaftet. Die Nocken 20 werden von den Öffnungen 18 der Flusseisen 16 umschlossen, wobei die Fertigung dieser Öffnungen 18 der Flusseisen 16 mit einer 3. Toleranz 36 behaftet sein kann. Darüber hinaus sind an den den Öffnungen 18 der Flusseisen 16 jeweils gegenüberliegenden Enden der Flusseisen 16 Rasthaken 24 ausgebildet.The on the inner peripheral surface 30 of the pole housing 10 trained tabs 20 are with a 1st tolerance 32 in terms of their sizing. The cams 20 be from the openings 18 the river iron 16 enclosed, with the production of these openings 18 the river iron 16 with a 3rd tolerance 36 may be afflicted. In addition, at the openings 18 the river iron 16 opposite ends of the river iron 16 latch hook 24 educated.

Zu der in der Darstellung gemäß 4 abgebildeten länglichen Toleranzkette tritt das Bauteil 26, d. h. die Grundplatte der Bürstenhalteranordnung hinzu. An der Grundplatte der Bürstenhalteranordnungen sind Montageschlitze 28 ausgebildet, die fertigungsbedingt mit einer zweiten Toleranz 34 behaftet sind. Hinsichtlich einer Dimensionierung der in 4 dargestellten Bauteile, Polgehäuse 10, Flusseisen 16 und Grundplatte 26 der Bürstenhalteranordnung treten drei Toleranzen 32, 34 und 36 auf, während in Bezug auf das Polgehäuse 10 Winkeltoleranzen 38 hinzutreten. Dabei handelt es sich um eine Winkeltoleranz 38 der Einstanzungen 22 des Polgehäuses 10 relativ zueinander sowie um eine Winkeltoleranz 38 zwischen den Vorsprüngen 20, an denen die einzelnen Flusseisen 16 arretiert und fixiert sind. Ferner bestehen Winkeltoleranzen 38 zwischen der Lage der Einzelmagnete 14 und der Lage der Bürsten 40.To that in the illustration according to 4 shown elongated tolerance chain occurs the component 26 , ie the base plate of the brush holder assembly added. On the base plate of the brush holder assemblies are mounting slots 28 formed, the production-related with a second tolerance 34 are affected. Regarding a sizing in 4 illustrated components, pole housing 10 , River iron 16 and base plate 26 the brush holder assembly has three tolerances 32 . 34 and 36 on while in relation to the pole housing 10 angle tolerances 38 draw near. This is an angle tolerance 38 the punching 22 of the pole housing 10 relative to each other as well as an angular tolerance 38 between the projections 20 on which the individual river iron 16 locked and fixed. Furthermore, there are angle tolerances 38 between the position of the individual magnets 14 and the location of the brushes 40 ,

Aus der Toleranzkette gemäß der Darstellung in 4 lässt sich mithin schließen, dass die Einhaltung des exakten Kommutierungswinkels in Bezug auf die Lage der Bürsten 40 zum Umfang des Kommutators 48, vergleiche Darstellung gemäß 3, nur mit hohem Aufwand erreicht werden kann.From the tolerance chain as shown in 4 can therefore be concluded that compliance with the exact commutation angle with respect to the position of the brush 40 to the circumference of the commutator 48 , compare illustration according to 3 , can only be achieved with great effort.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 5 ist eine perspektivische Wiedergabe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Käfigs für eine elektrische Maschine zur Ausrichtung der Bürsten und zur Aufnahme von Einzelmagneten, insbesondere Permanentmagneten zu entnehmen.The representation according to 5 is a perspective view of the present invention proposed cage for an electric machine for aligning the brushes and for receiving individual magnets, in particular permanent magnets can be seen.

Wie 5 zeigt, lässt sich der einteilig ausgebildete Käfig 62 in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise als Kunststoffspritzgussbauteil fertigen. Der Käfig 62 gemäß der perspektivischen Wiedergabe in 5 umfasst einzelne, sich in axiale Richtung der elektrischen Maschine 52 erstreckende Längsrippen 68. Durch die Längsrippen 68, die sich zwischen zwei voneinander beabstandeten Ringen 64 und 66 des Käfigs 62 erstrecken, befinden sich Freiräume 70. Die Freiräume 70 dienen der Aufnahme der Einzelmagnete 14 sowie der Aufnahme der Flusseisen 16.As 5 shows, can be the one-piece cage 62 manufacture in production technology particularly simple manner as a plastic injection molded component. The cage 62 according to the perspective reproduction in 5 includes individual, in the axial direction of the electric machine 52 extending longitudinal ribs 68 , Through the longitudinal ribs 68 extending between two spaced apart rings 64 and 66 of the cage 62 extend, there are free spaces 70 , The open spaces 70 serve to accommodate the individual magnets 14 and the inclusion of the river iron 16 ,

An einem der beiden Ringe 64, 66, die sich an den Enden der Längsrippen 68 befinden, sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet einzelne Positioniernocken 78 ausgebildet. Je nach Teilung können die Positioniernocken 78 an einem der Ringe 64, 66 in 120°-Teilung oder 90°-Teilung angebracht werden. In fertigungstechnisch besonders einfacher Weise können die Positioniernocken 78 direkt bei der Herstellung des Käfigs 62 im Wege des Kunststoffspritzgießverfahrens an diesen angespritzt werden. An einem der beiden Ringe 64 bzw. 66 des Käfigs 62 befinden sich darüber hinaus sich ebenfalls in axialer Richtung erstreckend einzelne Podeste 76. Die Podeste 76 werden ebenfalls in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise in einem Arbeitsgang beim Spritzgießen des Käfigs 62 aus Kunststoffmaterial gefertigt und bedürfen keiner Nachbehandlung. Entsprechend der Anzahl der Bürsten 40, die dem Kommutator 48 zugeordnet sind, ist eine entsprechende Anzahl von Podesten 76 am bürstenhalterseitigen Ende des Käfigs 62 vorgesehen. Durch den Käfig 62 wird die Winkeltoleranz 38 zwischen der Position der Bürsten 40 und der Lage der Einzelmagnete 14 minimiert, da die Einzelmagnete 14 im Käfig 62 aufgenommen und die Bürsten 40 durch diesen ausgerichtet sind. Die Toleranzkette ist somit erheblich verkürzt.On one of the two rings 64 . 66 , which at the ends of the longitudinal ribs 68 are located in the circumferential direction spaced apart individual positioning cam 78 educated. Depending on the pitch, the positioning cams 78 on one of the rings 64 . 66 be placed in 120 ° division or 90 ° division. In manufacturing technology particularly simple way the positioning cams 78 directly in the production of the cage 62 be injection molded in the way of the plastic injection molding process. On one of the two rings 64 respectively. 66 of the cage 62 In addition, there are also individual podiums extending in the axial direction 76 , The podiums 76 are also in manufacturing technology particularly simple manner in a single operation during injection molding of the cage 62 made of plastic material and require no post-treatment. According to the number of brushes 40 that the commutator 48 are assigned a corresponding number of pedestals 76 at the brush holder end of the cage 62 intended. Through the cage 62 becomes the angular tolerance 38 between the position of the brushes 40 and the location of the individual magnets 14 minimized because the individual magnets 14 in the cage 62 taken and the brushes 40 are aligned by this. The tolerance chain is thus considerably shortened.

Jeder der Freiräume 70 ist durch eine Längsseite 72, die durch eine Außenseite der Längsrippe 68 gebildet ist, sowie durch eine Umfangseite 74, d. h. von Segmenten der Ringe 64 bzw. 66 entsprechend des Durchmessers des Käfigs 62 begrenzt.Each of the open spaces 70 is through a long side 72 passing through an outside of the longitudinal rib 68 is formed, as well as by a peripheral side 74 , ie of segments of the rings 64 respectively. 66 according to the diameter of the cage 62 limited.

6 zeigt die perspektivische Wiedergabe des vormontierten Käfigs im Polgehäuse. 6 shows the perspective view of the pre-assembled cage in the pole housing.

Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass in einen Freiraum 70, der sich zwischen zwei Längsrippen 68 erstreckt, ein Einzelmagnet 14, bei dem es sich bevorzugt um einen Permanentmagneten handelt sowie ein Flusseisen 16 integriert ist. Aus der Darstellung gemäß 6 geht hervor, dass die am Außenumfang des Ringes 66 angespritzten Positioniernocken 78 jeweils zur Geometrie von Einstanzungen 22 im Material des Polgehäuses korrespondieren. Die Einstanzungen 22 im Material des Polgehäuses sind in einer entsprechend der Teilung der Positioniernocken 78 an einem der Ringe korrespondierender Teilung im Material des Polgehäuses 10 eingestanzt oder auf andere Weise eingebracht. Bevorzugt sind die einzelnen Positioniernocken 78 mit gerundeten Ausnehmungen 80 versehen, in welche die Einstanzungen im Material des Polgehäuses zur Fixierung eines der Ringe 64 bzw. 66 des Käfigs 62 aus Kunststoffmaterial eingreifen. Bevorzugt wird der Käfig 62, der als einstückiges Bauteil gefertigt ist, an lediglich einem der Ringe 64, 66 an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 10 fixiert.From the illustration according to 5 it turns out that in a free space 70 extending between two longitudinal ribs 68 extends, a single magnet 14 , which is preferably a permanent magnet and a river iron 16 is integrated. From the illustration according to 6 it turns out that on the outer circumference of the ring 66 molded positioning cam 78 each correspond to the geometry of stampings 22 in the material of the pole housing. The stampings 22 in the material of the pole housing are in a corresponding to the pitch of the positioning cam 78 at one of the rings corresponding division in the material of the pole housing 10 punched or otherwise introduced. The individual positioning cams are preferred 78 with rounded recesses 80 provided, in which the stampings in the material of the pole housing for fixing one of the rings 64 respectively. 66 of the cage 62 engage in plastic material. The cage is preferred 62 , which is made as a one-piece component, on only one of the rings 64 . 66 on the inner circumferential surface 30 of the pole housing 10 fixed.

Aus der perspektivischen Wiedergabe gemäß 7 geht ein vormontierter Käfig gemäß der vorgeschlagenen Erfindung näher hervor.From perspective rendering according to 7 is a pre-assembled cage according to the proposed invention in more detail.

Aus der in 7 dargestellten Wiedergabe geht hervor, dass in die einzelnen Freiräume 70 am Umfang des Käfigs 62 jeweils nebeneinander liegend Flusseisen 16 und Einzelmagnete 14, bei denen es sich bevorzugt um Permanentmagnete handelt, eingelassen sind. An einem zweiten Ring 66 des bevorzugt einstückig gefertigten Käfigs 62 aus Kunststoffmaterial befinden sich in 120°-Teilung die bereits mehrfach erwähnten Positioniernocken 78, die an ihrer Außenseite mit gerundeten Ausnehmungen 80 versehen sind. In vorteilhafter Weise entspricht die Kontur der gerundeten Ausnehmungen 80 der Positioniernocken 78 und der Innenkontur der Einstanzungen 22, vergleiche Darstellung gemäß 6, die im Material des Polgehäuses 10 ausgebildet werden und an denen der mit den Positioniernocken 78 versehene zweite Ring 66 des Käfigs 62 fixiert wird. An einem ersten Ring 64 des Käfigs 62 befinden sich die bereits in der perspektivischen Darstellung gemäß 5 angedeuteten Podeste 76, welche die Bürstenköcher 42, in denen die Bürsten 40, die mit dem Kommutator 48 zusammenwirken, hintergreifen und abstützen. An den Podesten 76 kann in vorteilhafter Weise die in der Darstellung gemäß 4 die Winkellage der Bürstenköcher 42 definierende Grundplatte 26 der Bürstenhalteranordnung ausgerichtet werden.From the in 7 Playback shown is that in the individual free spaces 70 on the circumference of the cage 62 each lying side by side river iron 16 and individual magnets 14 , which are preferably permanent magnets, are embedded. At a second ring 66 preferably preformed manufactured cage 62 made of plastic material are in 120 ° division the already mentioned several times positioning cams 78 on the outside with rounded recesses 80 are provided. Advantageously, the contour corresponds to the rounded recesses 80 the positioning cam 78 and the inner contour of the stampings 22 , compare illustration according to 6 in the material of the pole housing 10 be trained and where the with the positioning cams 78 provided second ring 66 of the cage 62 is fixed. At a first ring 64 of the cage 62 are already in the perspective view according to 5 indicated podiums 76 which are the brush quivers 42 in which the brushes 40 that with the commutator 48 interact, reach behind and support. At the podiums 76 can advantageously in the illustration according to 4 the angular position of the brush quiver 42 defining base plate 26 the brush holder assembly are aligned.

Damit ergibt sich durch die in 7 dargestellte vormontierte Baugruppe Käfig 62 einerseits eine Ausrichtung der Einzelmagnete 14 sowie der Flusseisen 16 nebeneinander in ein in jeweils einem Freiraum 70 am Umfang des Käfigs 62 sowie durch die Podeste 76, andererseits eine exakte Ausrichtung der Grundplatte 26, in der die Bürstenhalter 42 zur Aufnahme der Bürsten 40 aufgenommen sind. Dadurch ist die Winkeltoleranz 38 gemäß der 3 und 4 drastisch reduziert, was durch die Verkürzung der Toleranzkette auf ein Bauteil, nämlich den Käfig 62, zurückzuführen ist. Zudem kann durch die am zweiten Ring 66 ausgebildeten Positioniernocken 78 eine Fixierung des Käfigs 62 an der Innenumfangsfläche 30 des Polgehäuses 10 gemäß der Darstellung in 6 an lediglich drei Punkten, d. h. drei Einstanzungen 22, die in Umfangsteilung von 120° im Polgehäuse 10 angeordnet sind, erreicht werden.This results from the in 7 illustrated preassembled module cage 62 on the one hand, an orientation of the individual magnets 14 as well as the river iron 16 next to each other in one in each case a free space 70 on the circumference of the cage 62 as well as through the pedestals 76 On the other hand, an exact alignment of the base plate 26 in which the brush holder 42 for picking up the brushes 40 are included. This is the angle tolerance 38 according to the 3 and 4 drastically reduced, which is due to the shortening of the tolerance chain on one component, namely the cage 62 , is due. In addition, by the on the second ring 66 trained positioning cam 78 a fixation of the cage 62 on the inner circumferential surface 30 of the pole housing 10 as shown in 6 at only three points, ie three punctures 22 in the circumferential pitch of 120 ° in the pole housing 10 are arranged to be achieved.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich die Toleranzkette durch eine Reduzierung der Anzahl der Bauteile verkürzen, indem ein Bauteil, nämlich der Käfig 62, zur Ausrichtung der Grundplatte 26 der Bürsten 40 zur Aufnahme und Positionierung der Einzelmagnete 14 und zur Fixierung im Polgehäuse 10 herangezogen wird.By the proposed solution according to the invention, the tolerance chain can be shortened by reducing the number of components by a component, namely the cage 62 , to align the base plate 26 the brushes 40 for receiving and positioning the individual magnets 14 and for fixing in the pole housing 10 is used.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Käfig 62 wird bevorzugt aus Kunststoff-Spritzgussmaterial hergestellt, so dass die Positioniernocken 78, die Podeste 76 sowie die Freiräume, die durch die Längsrippen 68 begrenzt werden, in einem Arbeitsgang, d. h. mit minimaler Toleranz im Bezug aufeinander hergestellt werden können.The inventively proposed cage 62 is preferably made of plastic injection molding material made so that the positioning cams 78 , the pedestals 76 as well as the free spaces through the longitudinal ribs 68 be limited, in one operation, that can be produced with minimal tolerance in relation to each other.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3426996 A1 [0001]
- DE 10148652 A1 [0002, 0002]

Claims

Electric machine ( 52 ) with a pole housing ( 10 ), in which in a magnetic holder ( 12 . 62 ) a number of individual magnets ( 14 ), characterized in that an angular tolerance ( 38 ) between the position of bristles ( 40 ) and the position of the individual magnets ( 14 ) by a common, the brushes ( 40 ) and the individual magnets ( 14 ) receiving cage ( 62 ) is minimized.

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that the cage ( 62 ) is made of plastic material and free spaces ( 70 ) for receiving the individual magnets ( 14 ) having.

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that the cage ( 62 ) Longitudinal ribs ( 68 ), which in the axial direction of the electric machine ( 52 ).

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that the cage ( 62 ) a first ring ( 64 ) and a second ring ( 66 ) and on the circumference of one of the rings ( 64 . 66 ) at least one positioning cam ( 78 ) is trained.

Electric machine ( 52 ) according to claim 4, characterized in that the at least one positioning cam ( 78 ) a recess ( 80 ).

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that the cage ( 62 ) according to the number of brushes to be aligned ( 40 ) Podiums ( 76 ) in the corresponding number.

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that a base plate ( 6 ) a brush holder assembly for receiving the brush holder ( 42 ) on the cage ( 62 ), in whose free spaces ( 70 ) the individual magnets ( 14 ) are aligned.

Electric machine ( 52 ) according to claim 1, characterized in that the cage ( 62 ) in the pole housing ( 10 ) by one of the number of positioning cams ( 78 ) corresponding number of recesses ( 22 ) is positioned.

Electric machine ( 52 ) according to claim 8, characterized in that the cage ( 62 ) in the pole housing ( 10 ) on one of the two rings ( 64 . 66 ) is positioned.