DE102010064293A1

DE102010064293A1 - Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper einer elektrischen Maschine sowie ein Elektromotor mit der Montageverbindung

Info

Publication number: DE102010064293A1
Application number: DE102010064293A
Authority: DE
Inventors: Frank Kopf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-07-05
Also published as: CN103270329A; WO2012089425A2; WO2012089425A3; EP2659154A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper, umfassend einen Kommutator (10), der an einem Ende einen Verbindungsbereich (20) aufweist, sowie einen Läuferkörper (30), der insbesondere mit einem Isoliermaterial an seiner Montageseite (40) versehen ist. Des Weiteren weist der Verbindungsbereich (20) des Kommutators (10) und die Montageseite (40) des Läuferkörpers (30) jeweils zumindest ein einander entsprechend gestaltetes Formelemente (60, 70) auf, so dass mit deren Hilfe im montierten Zustand eine zumindest formschlüssige Verbindung von Kommutator (10) und Läuferkörper (30) gebildet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läufer sowie einen Elektromotor mit der erfindungsgemäßen Montageverbindung, wie sie beispielsweise in Elektrogeräten oder im Automobilbau verwendet werden.
Stand der Technik
Bei der Montage eines Elektromotors werden bislang der Kommutator und der Läufer bzw. das aus Rotorblechen aufgebaute Ankerpaket des Läufers auf einer gemeinsamen Rotorwelle in die Einbauposition entlang der Längsachse der Rotorwelle geschoben, wobei bei Montage oder im Betrieb jeweils eine Press-Verbindung der Bauteile mit der Rotorwelle deren Verdrehung in tangentialer Richtung verhindert. Allerdings kann sich während der Montage oder im Betrieb eine unerwünschte Verdrehung des Kommutator gegenüber dem Läufer (Ankerpaket) ergeben, was dazu führt, dass die Winkellage der beiden Bauteile zueinander deutlich toleranzbehaftet ist, wodurch es zu Ungenauigkeiten beim Kommutierungsverschiebewinkel kommt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läufer bereitzustellen, wodurch eine Relativbewegung zwischen Kommutator und Läufer während der Montage und im Betrieb effektiv verhindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Montageverbindung nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Lösung der Aufgabe erstreckt sich gemäß dem nebengeordneten Anspruch zudem auf einen Elektromotor mit einer vorliegenden Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper.
Die vorliegende Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper einer elektrischen Maschine umfasst einen Kommutator, der an einem Ende einen Verbindungsbereich aufweist, sowie einen Läuferkörper mit einer Montageseite, die mit einem Isoliermaterial versehen sein kann. Des Weiteren weist der Verbindungsbereich des Kommutators und die Montageseite des Läuferkörpers jeweils zumindest ein einander entsprechend gestaltetes Formelemente auf, so dass mit deren Hilfe im montierten Zustand eine zumindest formschlüssige Verbindung von Kommutator und Läuferkörper gebildet wird.
Bei der vorliegenden Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper wird durch die zumindest formschlüssige Verbindung von Kommutator und Läuferkörper nach der Montage eine verdrehfeste Verbindung des Kommutators mit dem Läuferkörper realisiert, so dass die Winkellage der beiden Bauteile zueinander während der Montage oder des Betriebs des Elektromotors nicht mehr toleranzbehaftet ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Montageverbindung ist aufgrund der verdrehfesten Verbindung von Kommutator und Läuferkörper das wesentliche Verringern der bislang auftretenden Ungenauigkeiten des Kommutierungsverschiebungswinkels gegenüber der üblichen Press-Verbindung von Kommutator und Läuferkörper auf der gemeinsamen Rotorwelle ohne den Einsatz der beiden Formelemente aufgrund der dabei fehlenden Sicherung im Hinblick auf das Verhindern einer Relativbewegung der beiden Bauteile in tangentialer Richtung.
Weiterhin kann bei der vorliegenden Montageverbindung das zumindest eine Formelement des Läuferkörpers zumindest zwei Pins umfassen, die im montierten Zustand von Läuferkörper und Kommutator jeweils in entsprechend gestaltete Ausnehmungen als Formelemente im Verbindungsbereich des Kommutators aufgenommen werden. Die Pins stellen eine einfache und kostengünstige Möglichkeit der Verdrehsicherung von Läuferkörper und Kommutator gegeneinander dar, wobei diese bereits mit Hilfe von zwei Pins auf Seiten des Läuferkörpers und von jeweils entsprechend gestalteten Ausnehmungen, vorzugsweise in Form eines Sacklochs, auf Seiten des Kommutators realisiert werden kann. In einer gleichwertigen Alternative können die Formelemente von Kommutator und Läuferkörper auch jeweils vertauscht sein.
Bei der vorliegenden Montageverbindung können die Pins eine konische Gestaltung mit einer Fase an deren freien Ende aufweisen. Das Ausbilden einer Fase am freien Ende des Pins erleichtert die Positionierung des Isolators relativ zum Kommutator bei der Montage der beiden Bauteile, da die Fase dann als Fügehilfe dient.
Bei der vorliegenden Montageverbindung kann das zumindest eine Formelement des Läuferkörpers einen Bund umfassen, der sich von der Montageseite weg erstreckt. Vorzugsweise ist der Bund an der Montageseite des Läuferkörpers angeformt. Der Bund kann mit dem Läuferkörper integral ausgebildet sein. Weiterhin kann der Bund ein separates Bauteil sein, das mit der Montageseite des Isolators beispielsweise mittels Reibschweißen durch Aufstecken oder durch Zusammenclipsen verbunden werden kann.
Bei der vorliegenden Montageverbindung kann der Bund des Läuferkörpers in seinem äußeren Umfangsbereich eine Außenverzahnung bzw. Innenverzahnung aufweisen, und das zumindest eine Formelemente des Verbindungsbereichs des Kommutators kann eine entsprechend zu der Außenverzahnung gestaltete Innenverzahnung bzw. eine entsprechend zu der Innenverzahnung gestaltete Außenverzahnung aufweisen. Vorzugsweise weist die Außenverzahnung am Bund eine Längsverzahnung auf, wobei deren Zähne axial gerichtet sind. Der Bund des Läuferkörpers ist im montierten Zustand ebenfalls mit einer Press-Verbindung auf der Rotorwelle befestigt. Selbstverständlich können auch nach außen ragende Formelemente am Kommutator und nach innen ragende Ausnehmungen am Läuferkörper vorgesehen sein.
Weiterhin kann ein Elektromotor eine vorliegende Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper aufweisen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht von der Seite für einen Kommutator mit einem zugehörigen Läuferkörper einer vorliegenden Montageverbindung,
2 eine schematische perspektivische Ansicht des Kommutators der Montageverbindung von 1,
3 eine schematische perspektivische Ansicht des Läuferkörpers der Montageverbindung von 1,
4 eine schematische Schnittansicht von der Seite für einen Kommutator mit einem zugehörigen Läuferkörper einer weiteren vorliegenden Montageverbindung, und
5 eine schematische Vorderansicht der Montageseite des Läuferkörpers der Montageverbindung von 4.
Beschreibung von Ausführungsformen
Bezugnehmend auf die 1 bis 3 wird eine vorliegende Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators 10 mit einem Läuferkörper 30 beschrieben.
1 zeigt eine Montageverbindung des Kommutators 10 mit einem Verbindungsabschnitt des Läuferkörpers 30, die auf einer gemeinsamen Rotorwelle 50 mithilfe einer Press-Verbindung kraftschlüssig mit dieser verbunden sind. Aus Gründen der besseren Darstellung sind der Abschnitt des Läuferkörpers 30 und der Kommutator 10 in axialer Richtung der Rotorwelle 50 getrennt voneinander dargestellt. Der Kommutator 10 weist einen im Wesentlichen ringförmigen Kernbereich aus einem isolierenden Material auf, wobei dessen äußere Umfangsfläche von einer Hülle in der Art einer Hülse umgeben ist, die sämtliche bekannten Elemente zur Realisierung der elektrotechnischen Funktionsweise eines Kommutators aufweist.
Der Läuferkörper 30, insbesondere der mit einer Isoliermaske versehene Abschnitt des Läuferkörpers, weist eine im Wesentlichen sternförmige Gestaltung auf, die in ihrem Mittenbereich eine ringförmige Aussparung zur Ausbildung der Pressverbindung mit der Rotorwelle 50 umfasst. Der Isolator ist zwischen dem Kommutator 10 und einem Wicklungsbereich des Läuferkörpers auf einer Rotorwelle angeordnet. Der Kommutator 10, der Läuferkörper 30 und Wicklungen des Läuferkörpers bilden einen Läufer einer elektrischen Maschine. Die Form des Läuferkörpers 30 ist so gewählt, dass die Wicklungen des Rotors von dem Kommutator isoliert werden. Es werden also durch den Läuferkörper zumindest die Rotornuten, in denen Wicklungsseiten der Wicklungen verlaufen in axialer Richtung abgedeckt.
Der Läuferkörper 30 weist eine Montageseite 40 auf, die im montierten Zustand der vorliegenden Montageverbindung am nächsten zu dem Kommutator 10 angeordnet ist. Der Läuferkörper 30 umfasst ein magnetisches Material, das mit Hilfe einer Isoliermaske von dem Kommutator 10 isoliert ist isolierenden Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, wobei die Isoliermaske dann bevorzugt mit einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt wird.
Der Läuferkörper 30 weist auf seiner Montageseite 40 auf gegenüberliegenden Seiten der Rotorwelle 50 zwei Formelemente 70 in Form eines oder mehrerer Pins 71, 72, in dieser Ausführungsform der beiden Pins 71, 72, auf, die eine konische Gestaltung aufweisen, welche sich in Richtung des Kommutators 10 hin verjüngen. Die Pins 71, 72 weisen an ihrem freien Ende jeweils eine Fase 75 auf, welche als Hilfe bei der Positionierung der Isoliermaske 30 zu dem Kommutator 10 dient.
Der Kommutator 10 weist im Bereich von seinem freien Ende, welches der Montageseite 40 des Läuferkörpers 30 gegenüberliegt, einen Verbindungsbereich 20 auf, der jeweils Formelemente 60 zur Verbindung mit den Formelementen 70 des Läuferkörpers 30 aufweist. Die Formelemente 60 des Kommutators 10 sind jeweils als Sacklöcher 81, 82 ausgebildet, deren Tiefe zumindest der Höhe der Pins 71, 72 des Läuferkörpers 30 entspricht.
4 und 5 zeigen eine weitere vorliegende Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators 10 mit einem Läuferkörper 30, wobei der Läuferkörper 30 mit einer Isoliermaske versehen sein kann. Der Läuferkörper 30 ist mit einer Rotorwelle 50 mittels einer Press-Verbindung verbunden. Abweichend zu der Montageverbindung gemäß 1 bis 3 weist der Läuferkörper 30 einen Bund 90 auf, der sich auf der Montageseite 40 des Läuferkörpers 30 von dieser weg in Richtung des Kommutators 10 bis zu einer vorbestimmten Höhe erstreckt. Der Bund 90 weist im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche als ein Formelement 70 des Läuferkörpers 30 eine Außenverzahnung 95 auf, die in Form einer Längsverzahnung ausgebildet ist, so dass deren Zähne axial ausgerichtet sind.
Der Kommutator 10 weist in seinem Verbindungsbereich 20 als Formelement 60 eine entsprechend zu der Außenverzahnung 95 des Läuferkörpers 30 ausgebildete Innenverzahnung 100 auf, wobei die Außenverzahnung 95 des Bundes 90 im montierten Zustand mit der Innenverzahnung 100 des Kommutators 10 eine formschlüssige drehfeste Verbindung bildet, so dass im Betrieb eine Relativbewegung zwischen dem Läuferkörper 30 und dem Kommutator 10 aufgrund der gemeinsamen Verzahnung 95, 100 verhindert wird.
Der Bund 90 ist an den Grundkörper des Läuferkörpers 30 angeformt und kann mit der Isoliermaske ein integrales Bauteil bilden.

Claims

Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators mit einem Läuferkörper, umfassend: – den Kommutator (10), der an einem Ende einen Verbindungsbereich (20) aufweist, – den Läuferkörper (30), der insbesondere mit einem Isoliermaterial auf einer Montageseite (40) versehen ist, wobei der Verbindungsbereich (20) des Kommutators (10) und die Montageseite (40) des Läuferkörpers (30) jeweils zumindest ein einander entsprechend gestaltetes Formelement (60, 70) aufweisen, wodurch im montierten Zustand eine zumindest formschlüssige Verbindung von Kommutator (10) und Läuferkörper (30) gebildet wird.
Montageverbindung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Formelement (70) des Läuferkörpers (30) ein oder mehrere Pins (71, 72) umfasst, die im montierten Zustand von Läuferkörper (30) und Kommutator (10) jeweils in eine oder mehrere entsprechend gestaltete Ausnehmungen (81, 82) als Formelemente (60) im Verbindungsbereich (20) des Kommutators (10) aufnehmbar sind.
Montageverbindung nach Anspruch 2, wobei die Pins (71, 72) eine konische Gestaltung mit einer Fase (75) an deren freien Ende aufweisen.
Montageverbindung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Formelement (70) des Läuferkörpers (30) einen Bund (90) umfasst, der sich von der Montageseite (40) weg erstreckt.
Montageverbindung nach Anspruch 4, wobei der Bund (90) des Läuferkörpers (30) in seinem äußeren Umfangsbereich eine Außenverzahnung (95) oder eine Innenverzahnung aufweist, und das zumindest eine Formelemente (60) des Verbindungsbereichs (20) des Kommutators (10) eine entsprechend zu der Außenverzahnung (95) gestaltete Innenverzahnung (100) bzw. eine entsprechend zu der Innenverzahnung gestaltete Außenverzahnung aufweist.
Elektromotor mit einer Montageverbindung zum Befestigen eines Kommutators (10) mit einem Läuferkörper (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Läuferkörper (30) zwischen dem Kommutator (10) und einem Rotor mit Rotorwicklungen angeordnet ist