DE102011079246A1 - Direct-current commutator motor for e.g. adjustment drive of anti-blocking brake mechanism in motor vehicle, has commutator including plates that are interconnected by bridges such that single-tooth windings and bridges form wire loops - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Wickeln eines Ankerläufers und eine Antiblockierbremsvorrichtung.The present invention relates to a DC-motor commutator motor for a drive device. The present invention further relates to a method of winding an armature rotor and an anti-lock brake device.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Derartige Kommutatormotoren sind allgemein bekannt und werden zum Beispiel in elektrischen Antriebseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel in Verstellantrieben, elektrische Feststellbremse und dergleichen, eingesetzt. Bei derartigen Anwendungen von Kommutatormotoren ist unter anderem eine genaue Erkennung der Drehzahl des Motors erforderlich. Für die Drehzahlerkennung ist eine möglichst hohe Auflösung vorteilhaft, beispielsweise indem der Kommutatormotor eine Vielzahl von Lamellen des Kommutators aufweist. Gleichzeitig besteht bei Kommutatormotoren die stets vorhandene Forderung, die Einsatzbedingungen in einem Kraftfahrzeug insbesondere in Bezug auf ein möglichst geringes Bauvolumen, niedriges Gewicht, einfache und schnelle Montage, geringe Teilezahl und gleichzeitig möglichst hohem Wirkungsgrad zu optimieren.Such commutator motors are well known and are used, for example, in electric drive devices of motor vehicles, such as in variable drives, electric parking brake and the like. In such applications of commutator motors, among other things, an accurate detection of the speed of the motor is required. For the speed detection, the highest possible resolution is advantageous, for example in that the commutator motor has a multiplicity of fins of the commutator. At the same time, there is always the demand for commutator motors to optimize the conditions of use in a motor vehicle, in particular with regard to the smallest possible overall volume, low weight, simple and fast assembly, low number of parts and at the same time the highest possible efficiency.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen dahingehend verbesserten Kommutatormotor anzugeben.Against this background, the present invention is therefore based on the object of specifying an improved commutator motor.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Kommutatormotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und/oder durch eine Antiblockierbremsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a commutator motor having the features of
Demgemäß ist vorgesehen:
- – Ein Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stator, der mehrere Statorpole aufweist, mit einem Ankerläufer, der mehrere Ankerzähne aufweist, die am Umfang des Ankerläufers mit dazwischen liegenden Läufernuten angeordnet sind, wobei auf einem Ankerzahn jeweils eine Einzelzahnwicklung vorgesehen ist, mit einem Kommutator, wobei jeweils ein Ende einer Einzelzahnwicklung jeweils mit einem Kommutatorhaken einer Lamelle des Kommutators verbunden ist, wobei jeweils eine Anzahl von Lamellen durch Brücken untereinander verbunden sind und wobei die Einzelzahnwicklungen und die Brücken Drahtschlaufen bilden.
- – Ein Verfahren zum Wickeln eines Ankerläufers mit Kommutator eines erfindungsgemäßen Kommutatormotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Wicklungsdraht zum Wickeln von Einzelzahnwicklungen und Herstellen von Brücken unter Bildung von Drahtschlaufen verlegt wird, wobei die Drahtschlaufen annähernd senkrecht zu den jeweiligen Kommutatorhaken und radial nach außen zu den Läufernuten des Ankerläufers angeordnet werden.
- – Eine Antiblockierbremsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, welches einen erfindungsgemäßen Kommutatormotor aufweist.
- - A commutator motor in DC version for a drive device, in particular in a motor vehicle, with a stator having a plurality of stator poles, with an armature rotor having a plurality of armature teeth, which are arranged on the circumference of the armature rotor with intermediate rotor grooves, wherein on an armature tooth each one Single tooth winding is provided with a commutator, wherein each one end of a single tooth winding is connected in each case with a Kommutatorhaken a blade of the commutator, wherein in each case a number of fins are interconnected by bridges and wherein the single-tooth windings and the bridges form wire loops.
- A method for winding an armature rotor with commutator of a commutator motor according to any one of the preceding claims, wherein at least one winding wire for winding single-tooth windings and bridges is formed to form wire loops, wherein the wire loops approximately perpendicular to the respective Kommutatorhaken and radially to are arranged outside to the rotor grooves of the armature rotor.
- - An anti-lock braking device of a motor vehicle, which has a commutator motor according to the invention.
Mit einem erfindungsgemäßen Kommutatormotor ist es nunmehr möglich, ohne Bildung von Alpha-Schlaufen und ohne Drahtkreuzungen an, unter und vor den Kommutatorhaken bei gleichzeitig hoher Anzahl von Kommutatorlamellen das Gewicht, insbesondere das hier benötige Kupfermaterial, und den Bauraum, insbesondere für den Wickelkopf, gegenüber bekannten Lösungen signifikant zu verringern. Gleichzeitig können die geforderte Leistung und Drehzahl beibehalten werden.With a commutator motor according to the invention, it is now possible, without formation of alpha loops and without wire crossings on, under and in front of the Kommutatorhaken with a high number of Kommutatorlamellen the weight, especially the copper material here required, and the space, especially for the winding over Significantly reduce known solutions. At the same time, the required power and speed can be maintained.
Außerdem wird durch die Anordnung der Drahtschlaufen eine Fehlerwahrscheinlichkeit von Drahtbeeinträchtigungen, z. B. von beim Zusammenbau vorkommenden Quetschungen, Beschädigungen und dergleichen, beim Zusammenschieben von Kommutator und Ankerläufer reduziert.In addition, the arrangement of the wire loops an error probability of wire impairments, eg. B. from occurring during assembly bruises, damage and the like, reduced when pushing together commutator and armature rotor.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass ein Abstand zwischen den Kommutatorhaken der Lamellen des Kommutators und den Ankerzähnen des Ankerläufers reduziert ist, da keine Alpha-Schlaufen vorhanden sind, welche einen Raum zum Zusammenschieben von Kommutator und Ankerläufer verringern.A further advantage results from the fact that a distance between the Kommutatorhaken the lamellae of the commutator and the armature teeth of the armature rotor is reduced, since there are no alpha loops, which reduce a space for pushing together commutator and armature rotor.
Ferner lassen sich die Ankerläufer in vorteilhafter Weise maschinell mittels Flyerwicklern wickeln. Gleichzeitig kann die Schlaufenbildung bei der Drahtverlegung in den Läufernuten und am Wickelkopf minimiert werden. Furthermore, the armature rotor can be wrapped in an advantageous manner by means of flyer winders. At the same time, the loop formation during wire laying in the rotor slots and on the winding head can be minimized.
Auch lassen sich die Kommutatorhaken deutlich besser verschweißen, da sich keine Drahtkreuzungen an, vor und unter den Kommutatorhaken bilden können.In addition, the commutator hooks can be welded much better because no wire crossings can form on, in front of and below the commutator hooks.
Durch die Drahtverlegung wird auch das Verhalten des Kommutatormotors hinsichtlich der so genannten Back-EME (electromagnetic force) oder Rück-EMK verbessert.Wire routing also improves the behavior of the commutator motor with respect to the so-called back EME (electromagnetic force) or back EMF.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description in conjunction with the figures of the drawing.
Vorzugsweise, jedoch nicht zwingenderweise, beträgt die Anzahl der Lamellen ein Vielfaches der Statorpole und ein Vielfaches der Polpaarzahl der Statorpole.Preferably, but not necessarily, the number of lamellae is a multiple of the stator poles and a multiple of the number of poles of the stator poles.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Drahtschlaufen annähernd senkrecht (und vorzugsweise senkrecht) zu den jeweiligen Kommutatorhaken und radial nach außen zu den Läufernuten des Ankerläufers angeordnet.In a preferred embodiment, the wire loops are arranged approximately perpendicularly (and preferably perpendicularly) to the respective commutator hooks and radially outward to the rotor slots of the armature rotor.
Es ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Einzelzahnwicklungen und die Brücken aus einem durchgehenden Wicklungsdraht gebildet sind. Dadurch wird die Fertigungs- und Montagezeit verringert.It is provided in a preferred embodiment that the single-tooth windings and the bridges are formed from a continuous winding wire. This reduces the manufacturing and assembly time.
Außerdem ist es bevorzugt, dass die Brücken auch durch die Läufernuten verlegt sind. Dadurch wird möglich, dass keine Drahtauftrennungen erforderlich werden, wodurch eine deutliche Materialeinsparung und vorzugsweise auch eine Gewichtsreduzierung realisierbar ist.In addition, it is preferred that the bridges are also laid by the rotor grooves. This makes it possible that no wire separations are required, whereby a significant material savings and preferably also a weight reduction can be realized.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anzahl der Ankerzähne größer als die Anzahl der Statorpole. In einer besonders bevorzugten Ausführung weist der Kommutatormotor sechs Statorpole und acht Ankerzähne auf. Die Anzahl der Lamellen beträgt vorzugsweise 24. Diese vergleichsweise hohe Anzahl von Lamellen hat den bevorzugten Effekt, dass eine sehr hohe Auflösung für eine exakte Drehzahlerkennung realisierbar ist.In a preferred embodiment, the number of armature teeth is greater than the number of stator poles. In a particularly preferred embodiment, the commutator motor has six stator poles and eight armature teeth. The number of lamellae is preferably 24. This comparatively high number of lamellae has the preferred effect that a very high resolution can be achieved for accurate speed detection.
Mittels der Brücken sind in einer bevorzugten Ausführung jeweils drei Lamellen verbunden. Gleichzeitig weist der Kommutatormotor in einer weiter bevorzugten Ausführungsform lediglich zwei Bürsten auf, wodurch die gesamte Anzahl der benötigten Einzelteile gering gehalten wird. Der Kommutatormotor kann aber auch mehr als zwei Bürsten aufweisen.By means of the bridges, three slats are connected in a preferred embodiment. At the same time, the commutator motor in a further preferred embodiment, only two brushes, whereby the total number of required items is kept low. The commutator motor can also have more than two brushes.
Ein weiterer Vorteil besteht nicht nur darin, dass die Einzelzahnwicklungen und die Brücken aus einem durchgehenden Wicklungsdraht gebildet sind, sondern auch mit dem entsprechend, optimierten Wickelschema gewickelt sind. Dadurch lassen sich die Fertigungszeiten reduzieren, insbesondere unter Verwendung eines maschinellen Wickelverfahrens sowie einer entsprechenden Wickelmaschine.Another advantage is not only that the single-tooth windings and the bridges are formed from a continuous winding wire, but are also wound with the corresponding, optimized winding scheme. As a result, the production times can be reduced, in particular by using a machine winding method and a corresponding winding machine.
In einer weiteren Ausführung weisen die Einzelzahnwicklungen mehrere Stränge auf, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades und der Auffüllung der Läufernuten führt.In a further embodiment, the single-tooth windings on several strands, which leads to an improvement in the efficiency and the filling of the rotor grooves.
Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, sind die Brücken durch mehrere Stränge ausgebildet.Preferably, but not necessarily, the bridges are formed by a plurality of strands.
Die Statorpole des Kommutatormotors sind bevorzugt Permanentmagnete, wobei aber auch andere Techniken für Erregerpole benutzt werden können, wie zum Beispiel entsprechende Spulen.The stator poles of the commutator motor are preferably permanent magnets, although other techniques for exciter poles can be used, such as corresponding coils.
Der beschriebene Kommutatormotor ist bevorzugt für die Antriebseinrichtung einer Kraftfahrzeug-Antiblockierbremsvorrichtung geeignet. Denkbar sind aber auch andere Anwendungen bei anderen Antriebseinrichtungen.The described commutator motor is preferably suitable for the drive device of a motor vehicle anti-lock brake device. Conceivable, however, are other applications with other drive devices.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG CONTENT OF THE DRAWING
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
In
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in
Der Ankerläufer
Die Zahl (vierundzwanzig) der Lamellen L ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Vielfaches der Polpaarzahl (drei) der Statorpole
Die Lamellen L1 ... 8 sind an ihren den Ankerzähnen
Die Ankerzähne Z1 ... 8 sind nur zum Teil bewickelt dargestellt, um eine bessere Übersichtlichkeit der folgenden Erläuterungen zu geben.The armature teeth Z1 ... 8 are shown only partially wound to give a better overview of the following explanations.
Die Brücken
In
Die Verlegung der Wicklungsdrähte
Bei diesen Drahtschlaufen
Dabei werden sowohl die Wicklungsdrähte
In
Ein Brückenende
Nach Verlegung der Wicklungsdrähte
In
Es sind der Deutlichkeit halber nicht alle Wicklungen
Ein solches maschinelles Wicklungsverfahren kann z. B. mit Flyerwicklern durchgeführt werden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Wicklungen in zwei Strängen verlegt. Andere Verfahren sind natürlich möglich.Such a mechanical winding method can, for. B. be performed with flyers. In the embodiment shown here, the windings are laid in two strands. Other methods are of course possible.
Das Wickelschema gemäß
Die Lamellen L sind in der untersten Reihe angegeben und einzeln nummeriert, wobei ihre jeweilige Nummer sich mit dem L zu L1 ... 24 ergibt. Die jeweiligen Kommutatorhaken
Bei den Ankerzähnen sind die Ankerzähne Z8 und Z1 doppelt gezeigt, um den Zusammenhang der Drahtverlegung besser zu verdeutlichen.In the anchor teeth, the armature teeth Z8 and Z1 are shown in duplicate to better illustrate the relationship of wire laying.
In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Bürsten
Die Einzelzahnwicklungen w1 ... 8 und die Brücken
Es wird zunächst der gezeigte Teil-Verlauf des ersten Strangs beschrieben, welcher mit dem Wicklungsdraht
Von der Lamelle L10 geht der Verlauf des Drahtes nun wieder als Wicklungsdraht
Der gezeigte Teil-Verlauf des zweiten Strangs beginnt mit dem Wicklungsdraht
Von der Lamelle L22 geht der Verlauf des Drahtes nun wieder als Wicklungsdraht
Die Brücken
Die weitere Führung und Verlegung des für Brücken
Der Beginn ist am Kommutatorhaken
In gleicher Weise ist das Wickelschema des zweiten Strangs aufgebaut, welches in der nachfolgenden Tabelle T2 angegeben ist.
Ein weiteres Wickelschema für den ersten und zweiten Strang der Einzelzahnwicklungen w1 ... w8 ist in den nachfolgenden Tabellen T3 und T4 angegeben. Der zweite Strang wird somit über den ersten Strang verlegt.
Es werden jeweils drei Lamellen L gebrückt bzw. elektrisch leitend über die Brücken
Durch dieses Wickelschema ist eine maschinelle Wicklung mit nur einem Wicklungsdraht der jeweils dreifachen Einzelzahnwicklungen w1 ... 8 ermöglicht.By this winding scheme is a machine winding with only one winding wire of each triple single-tooth windings w1 ... 8 allows.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern lässt sich auf beliebige Art und Weise modifizieren, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been explained above with reference to a preferred embodiment, it is not limited thereto, but may be modified in any manner without departing from the subject matter of the present invention.
Insbesondere wäre auch denkbar, wenn z. B. jeweils andere Lamellen als die gezeigten über entsprechende Brücken miteinander verbunden sind.In particular, would also be possible if z. B. each other slats are connected together as shown by corresponding bridges.
Es ist auch denkbar, dass die Drahtschlaufen
Auch die Verwendung lediglich zweier Bürsten
Natürlich sind auch Ankerläufer
Auch die Anwendung des erfindungsgemäßen Kommutatormotors für eine Antriebsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug und hier insbesondere für ein Antiblockierbremssystem eines Kraftfahrzeuges sei lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Erfindung lässt sich vielmehr bei beliebigen elektrischen Antrieben vorteilhaft einsetzen.The use of the commutator motor according to the invention for a drive device in a motor vehicle and in particular for an anti-lock brake system of a motor vehicle is to be understood merely as an example. Rather, the invention can be advantageously used in any electrical drives.
Darüber hinaus wäre auch denkbar, das Wickeln mit lediglich einem Flyer vorzunehmen.In addition, it would also be possible to make the wrapping with only a flyer.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Statorstator
- 2, 32, 3
- Statorpolstator
- 44
- Ankerläuferanchor runner
- 5, z1 ... 85, z1 ... 8
- Ankerzahnanchor tooth
- 66
- Kommutatorcommutator
- 77
- Ankerwellearmature shaft
- 88th
- Wicklungwinding
- 99
- Läufernutrotor slot
- 1010
- Bürstebrush
- 1111
- Brückebridge
- 11a11a
- Brückenanfangbridge early
- 11e11e
- Brückenendebridge end
- 1212
- Wicklungsdrahtwinding wire
- 12a12a
- Wicklungsanfangwinding start
- 12e12e
- Wicklungsendewinding end
- 1313
- Kommutatorhakencommutator
- 1414
- Drahtschlaufewire loop
- 1515
- AnkerwellenachseArmature shaft axis
- L; L1 ... L24L; L1 ... L24
- Lamellelamella
- NN
- NordpolNorth Pole
- SS
- SüdpolSouth Pole
- w1 ... 8w1 ... 8
- EinzelzahnwicklungSingle tooth winding
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110079246 DE102011079246A1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Direct-current commutator motor for e.g. adjustment drive of anti-blocking brake mechanism in motor vehicle, has commutator including plates that are interconnected by bridges such that single-tooth windings and bridges form wire loops |
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- 2011-07-15 DE DE201110079246 patent/DE102011079246A1/en not_active Withdrawn
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