DE102011089630A1 - Electromotor for cooling fan for radiator of internal combustion engine mounted in motor vehicle, has centrifugal structure for preventing movement of lubricant from shaft to radial outside of support structure - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen kommutierten Elektromotor. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Rückhalteeinrichtung für Schmiermittel an einem Kommutator eines kommutierten Elektromotors. The invention relates to a commutated electric motor. In particular, the invention relates to a lubricant retention device on a commutator of a commutated electric motor.
Ein Elektromotor umfasst einen Kommutator zur Bestromung von Spulen in Abhängigkeit eines Drehwinkels. Der Kommutator umfasst ein Trägerelement, das an einer Welle des Elektromotors befestigt ist, Lamellen an einer äußeren Oberfläche des Trägerelements sowie zwei oder mehr Bürsten, die mit den Lamellen Schleifkontakte bilden. Die Bürsten sind ortsfest gegenüber der drehbaren Welle angeordnet, so dass in Abhängigkeit eines Drehwinkels der Welle ein Kontakt zwischen den Bürsten und vorbestimmten Lamellen entsteht. Die Lamellen sind mit den Spulen elektrisch verbunden, so dass zwischen dem Rotor und dem Stator elektromagnetische Kräfte bewirkt werden.An electric motor comprises a commutator for supplying current to coils as a function of a rotation angle. The commutator includes a support member fixed to a shaft of the electric motor, fins on an outer surface of the support member, and two or more brushes that form sliding contacts with the fins. The brushes are arranged stationary relative to the rotatable shaft, so that depending on a rotation angle of the shaft, a contact between the brushes and predetermined slats arises. The fins are electrically connected to the coils, so that electromagnetic forces are caused between the rotor and the stator.
Häufig ist im Bereich des Kommutators ein Lager für die Welle angeordnet, das mit einem Schmiermittel versehen ist, das dazu neigt, an Oberflächen von Elementen des Elektromotors entlang zu kriechen und letztlich in den Bereich der Schleifkontakte vorzudringen. Dadurch können Fehlfunktionen des Elektromotors bedingt sein.Frequently, in the region of the commutator, a bearing is arranged for the shaft, which is provided with a lubricant which tends to creep along surfaces of elements of the electric motor and ultimately penetrate into the region of the sliding contacts. This may cause malfunctions of the electric motor.
Es ist bekannt, dass das radiale Auswandern des Schmiermittels von der Welle zu den Schleifkontakten mittels einer so genannten Schleuderscheibe verhindert werden kann. Die Schleuderscheibe ist ein separates Bauelement, das auf die Welle aufgesetzt wird und so geformt ist, dass sie den radial nach außen gerichteten Fluss des Schmiermittels unterbricht.It is known that the radial migration of the lubricant from the shaft to the sliding contacts can be prevented by means of a so-called slinger. The slinger is a separate component which is mounted on the shaft and shaped to interrupt the radially outward flow of the lubricant.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor mit einer vereinfachten Rückhalteeinrichtung für das Schmiermittel anzugeben.It is an object of the invention to provide an electric motor with a simplified retainer for the lubricant.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Elektromotors mit den Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The invention solves this problem by means of an electric motor with the features of one of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Elektromotor eine Welle, einen Kommutator mit einem wellenfesten Trägerelement und ein an der Welle angebrachtes Schleuderelement, um einem Kriechen von Schmiermittel von der Welle zu einem radial äußeren Bereich des Trägerelements entgegenzuwirken. Dabei ist das Schleuderelement integriert am Trägerelement ausgeführt.According to a first aspect of the invention, an electric motor comprises a shaft, a commutator with a shaft-fixed support member, and a centrifugal member mounted on the shaft to counteract creep of lubricant from the shaft to a radially outer portion of the support member. In this case, the spin element is designed integrated on the support element.
Die Erfindung erübrigt die Konzeption, Herstellung und Montage einer separaten Schleuderscheibe auf der Welle. Entwicklungs- und Herstellungskosten des Elektromotors können dadurch verringert sein. Außerdem kann durch die verringerte Anzahl von Elementen des Elektromotors dessen Zuverlässigkeit gesteigert sein.The invention eliminates the design, manufacture and installation of a separate centrifugal disc on the shaft. Development and manufacturing costs of the electric motor can be reduced thereby. In addition, its reliability can be increased by the reduced number of elements of the electric motor.
In einer Ausführungsform ist das Schleuderelement dazu eingerichtet, von der Welle radial nach außen wanderndes Schmiermittel zu speichern. Dafür kann am Schleuderelement ein Aufnahmebereich für Schmiermittel vorgesehen sein. So kann auf einfache Weise überschüssiges Schmiermittel aufgenommen werden, um den Kommutator in einem radial äußeren Bereich schmiermittelfrei zu halten.In one embodiment, the spin element is configured to store lubricant migrating radially outward from the shaft. For this purpose, a receiving area for lubricant can be provided on the centrifugal element. Thus, excess lubricant can be easily absorbed to keep the commutator free of lubricant in a radially outer region.
In einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere mit der zuletzt genannten Ausführungsform kombinierbar ist, ist das Schleuderelement dazu eingerichtet, von der Welle radial nach außen wanderndes Schmiermittel zur Welle zurückzubefördern. Das Schmiermittel ist somit zur Schmierung des Elektromotors nicht verloren, so dass die Lebensdauer des Elektromotors durch das erneut verwendbare Schmiermittel verlängert sein kann. Durch die Rückführung kann es weniger wichtig sein, wie viel Schmiermittel durch das Schleuderelement gespeichert werden kann. Das Schleuderelement kann somit kleiner ausgelegt sein, wodurch Bauraum für andere Elemente des Elektromotors frei werden kann.In a further embodiment, which can be combined, in particular, with the last-mentioned embodiment, the spin element is set up to convey lubricant, which migrates radially outward from the shaft, back to the shaft. The lubricant is thus not lost for lubrication of the electric motor, so that the life of the electric motor can be extended by the reusable lubricant. Due to the recirculation, it may be less important how much lubricant can be stored by the spinner. The spin element can thus be made smaller, whereby space for other elements of the electric motor can be free.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schleuderelement gebildet durch eine geschlossene Oberfläche zur Leitung des Schmiermittels, wobei die Oberfläche radial von der Welle weg, entlang einer axialen Richtung und entlang eines Stegs radial zurück in Richtung der Welle führt.In a preferred embodiment, the spinner is formed by a closed surface for conducting the lubricant, the surface leading radially away from the shaft, along an axial direction, and along a land radially back toward the shaft.
Durch die geschlossene Oberfläche kann das fliehkraftbedingt nach außen wandernde Schmiermittel mit großer Sicherheit aufgefangen und gespeichert oder zur Welle zurückgeführt werden. Der radial von der Welle weg führende Abschnitt der Oberfläche kann schmiermitteldicht mit der Welle verbunden sein. Der radial in Richtung der Welle führende Abschnitt der Oberfläche kann die Welle nicht berühren, um mit der Welle einen Ringspalt für axial an der Welle entlang kriechendes Schmiermittel zu bilden. Due to the closed surface, the lubricating agent which migrates outwards due to centrifugal force can be collected and stored with great certainty or returned to the shaft. The portion of the surface leading radially away from the shaft may be connected to the shaft in a lubricant-tight manner. The portion of the surface leading radially toward the shaft can not contact the shaft to form an annular gap with the shaft for lubricant creeping axially along the shaft.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine Schnittlinie der Oberfläche in einer Schnittebene durch die Drehachse der Welle polygonal ausgeformt. Das Schleuderelement kann so auf besonders einfache Weise gebildet sein. Insbesondere können ohnehin vorhandene Stirn- und Mantelflächen von Elementen im Bereich des Kommutators zur Bildung des Schleuderelements verwendet werden. Ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand für das Schleuderelement kann so gering gehalten sein. Außerdem kann durch den polygonalen Aufbau eine Speicherfähigkeit des Schleuderelements maximiert sein.In a further preferred embodiment, a section line of the surface is polygonal in a sectional plane through the axis of rotation of the shaft. The spin element can thus be formed in a particularly simple manner. In particular, any existing end and lateral surfaces of elements in the region of the commutator can be used to form the spin element. An additional design effort for the spin element can be kept so low. In addition, by the polygonal structure a Storage capacity of the centrifugal element to be maximized.
In einer Ausführungsform umfasst der Elektromotor außerdem ein Gleitlager, von dem wenigstens ein Abschnitt axial zwischen dem Steg und einem Ende des Trägerelements angeordnet ist. Dadurch kann Bauraum im Bereich des Kommutators für das Gleitlager verwendet werden. Außerdem ergibt sich auf diese Weise durch den notwendigen Übergang vom Steg des Schleuderelements zu einem Außenbereich des Trägerelements eine relativ große Oberfläche, die genutzt werden kann, um eventuell verbleibendes Schmiermittel von einem radial äußeren Bereich des Kommutators fernzuhalten.In one embodiment, the electric motor also comprises a sliding bearing, of which at least one section is arranged axially between the web and one end of the carrier element. As a result, space can be used in the region of the commutator for the sliding bearing. In addition, this results in the necessary transition from the web of the spin element to an outer region of the support member, a relatively large surface area, which can be used to keep any remaining lubricant from a radially outer region of the commutator.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Elektromotor eine Welle, einen Kommutator mit einem wellenfesten Trägerelement und ein am Trägerelement ausgeformtes Schleuderelement mit einem radial in Richtung der Welle weisenden Steg, um einem Kriechen von Schmiermittel von der Welle zu einem radial äußeren Bereich des Trägerelements entgegenzuwirken. Dabei umfasst das Trägerelement ein radial inneres und ein radial äußeres Element und der radial in Richtung der Welle weisende Steg ist an dem äußeren Element ausgebildet.According to a second aspect of the invention, an electric motor comprises a shaft, a commutator with a shaft-fixed carrier element and a spin element formed on the carrier element with a radially pointing in the direction of the shaft web to counteract creep of lubricant from the shaft to a radially outer region of the carrier element , In this case, the carrier element comprises a radially inner and a radially outer element and the radially pointing in the direction of the shaft web is formed on the outer member.
Vorteilhafterweise können durch den zweiteiligen Aufbau das innere und das äußere Element so angeordnet sein, dass Abschnitte ihrer Oberflächen die Oberfläche des Schleuderelements bilden. Durch das Ausbilden des Stegs am Kommutator können beide Elemente des Kommutators ohne Hinterschneidung auskommen. Insbesondere kann das innere Element im Bereich des äußeren Elements eine sehr einfache Form aufweisen, insbesondere die eines geraden Hohlzylinders. Eine Produktion eines oder beider Elemente kann durch die Hinterschneidungsfreiheit vereinfacht oder zu verringerten Kosten durchführbar sein. Die Montage der beiden Elemente aneinander kann weniger aufwändig als eine Montage einer separaten Schleuderscheibe an einem einteiligen Kommutator sein. Das Schleuderelement kann am Elektromotor auf diese Weise einfach und flexibel ausgebildet sein. Außerdem kann die Geometrie der Oberfläche des Schleuderelements im Rahmen eines Montagevorgangs der beiden radialen Elemente aneinander justiert bzw. hergestellt werden. Advantageously, by the two-part construction, the inner and the outer element can be arranged so that portions of their surfaces form the surface of the centrifugal element. By forming the web on the commutator, both elements of the commutator can do without undercut. In particular, the inner element may have a very simple shape in the region of the outer element, in particular that of a straight hollow cylinder. A production of one or both elements can be simplified by the freedom of undercut or carried out at a reduced cost. The assembly of the two elements to each other can be less expensive than an assembly of a separate centrifugal disc on a one-piece commutator. The spin element may be formed on the electric motor in this way simple and flexible. In addition, the geometry of the surface of the spin element in the context of a mounting operation of the two radial elements can be adjusted or manufactured.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elemente aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Die Konzeption des Elektromotors kann dadurch erleichtert sein, da es Ausführungsformen erlaubt, in denen eines der Elemente noch andere Funktionen an Elektromotor übernimmt. In a preferred embodiment, the elements are made of different materials. The design of the electric motor can be facilitated because it allows embodiments in which one of the elements assumes other functions on the electric motor.
Beispielsweise kann das innere Element einen Anker des Elektromotors tragen, so dass das innere Element den Anker an der Welle befestigt. Das innere Element kann in diesem Fall beispielsweise aus Stahl oder aus einem duroplastischen Kunststoff gefertigt sein, während das äußere Element allgemein aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein kann, der allgemein kostengünstiger ist.For example, the inner member may carry an armature of the electric motor such that the inner member secures the armature to the shaft. The inner element may in this case be made, for example, from steel or from a thermosetting plastic, while the outer element may generally be formed from a thermoplastic which is generally less expensive.
Ferner sind Merkmale oder Merkmalskombinationen der beiden Aspekte miteinander kombinierbar, wobei sich jeweils die angegebenen Vorteile ergeben können.Furthermore, features or combinations of features of the two aspects can be combined with each other, whereby in each case the stated advantages can result.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Figur genauer beschrieben, in der:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figure, in which:
–
darstellt.-
represents.
Genaue Beschreibung eines AusführungsbeispielsDetailed description of an embodiment
Um eine Drehachse
An der Welle
Ein Kommutator
Das Trägerelement
Vorzugsweise sind die Elemente
Das innere Element
In einem rechten Abschnitt ist auf der Welle
Üblicherweise ist die Welle
Insbesondere dann, wenn das Schmiermittel
Durch den zweiteiligen Aufbau des Kommutators
In der dargestellten Ausführungsform gehen die einzelnen Abschnitte der Oberfläche
Bevorzugterweise ist die Oberfläche
Durch die beschriebene Ausformung des Schleuderelements
Claims (9)
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