DE102011119311A1 - Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine mit einer Rotationsachse (13), insbesondere einen Elektromotor, mit einem zylindrischen Lamellenkörper (4, 4'), der Kontaktlamellen (5, 5', 6, 6') zur Kontaktierung von Bürsten (8, 8' 9, 9') der elektrischen Maschine aufweist, sowie mit einem Trägerkörper (11, 11', 11''), der an einer Stirnseite des Lamellenkörpers (4, 4') angeordnet ist und der elektrische Funktionselemente (15, 15', 16, 17) trägt. Um die Funktionselemente (15, 15', 16, 17) zuverlässig jeweils mit einer Kontaktlamelle (5, 5', 6, 6') mittels einer Druckkontakteinrichtung elektrisch leitend zu verbinden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Trägerkörper (11, 11', 11''), gegenüber dem Lamellenkörper (4, 4') in radialer und axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (13) elastisch verschiebbar gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektromechanik und Elektronik und ist mit Vorteil bei Kommutatoren und Entstöreinrichtungen für elektrische Motoren oder Generatoren einsetzbar.
  • Einige Typen von Elektromotoren und Generatoren arbeiten mit einer Stromumkehrvorrichtung, die auf der einen Seite stromabnehmende Bürsten in Form von Schleifkontakten und auf der anderen Seite jeweils einen Kommutatorlamellen bzw. Kontaktlamellen umfassenden Teil eines Rotors aufweist. Die Bürsten können beispielsweise als federnd gelagerte Kontaktstücke ausgebildet sein, die am zylindrischen Umfang des Kommutators schleifen und dabei wechselweise verschiedene Kontaktlamellen kontaktieren, die am Umfang des Kommutators in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind.
  • Ein derartiger Kommutator eines Elektromotors ist beispielsweise aus der DE 10 2005 007 611 A1 bekannt. Dort sind zudem Entstörkondensatoren vorgesehen, die mit den einzelnen Kontaktlamellen elektrisch leitend verbunden sind. Die Kondensatoren wirken mit einer Entstörschaltung zusammen, die dort mit den Bürsten des Motors verbunden ist.
  • Aus der EP 0 767 424 B1 ist eine Entstöreinrichtung für einen Kommutator eines Elektromotors bekannt, bei der Entstörelemente auf einer sogenannten Entstörscheibe zusammengefasst sind, die stirnseitig an demjenigen Ende des Kommutators anliegt, das einer Rotorwicklung abgewandt ist. Die Entstörscheibe weist dort Varistoren auf, die mit einzelnen Kontaktlamellen in Kontakt stehen und dem Abbau von Spannungsspitzen dienen.
  • Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine zu schaffen, bei der elektrische Funktionselemente, die jeweils mit den Kontaktlamellen in Kontakt stehen, einerseits sicher und zuverlässig kontaktiert werden und andererseits platzsparend untergebracht werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einer Kommutatoreinrichtung der erfindungsgemäßen Art für eine rotierende elektrische Maschine mit einer Rotorachse, insbesondere einen Elektromotor, mit einem zylindrischen Lamellenkörper, der mehrere, in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Kontaktlamellen zur Kontaktierung von Bürsten der elektrischen Maschine aufweist, und mit einem, insbesondere zylindrischen, Trägerkörper, der an einer Stirnseite des Lamellenkörpers angeordnet ist und der elektrische Funktionselemente trägt, die jeweils mit wenigstens einer Kontaktlamelle mittels je einer Kontakteinrichtung elektrisch leitend verbunden sind, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Trägerkörper gegenüber dem Lamellenkörper in radialer und axialer Richtung bezüglich der Rotorachse elastisch verschiebbar gelagert ist.
  • Dadurch, dass die elektrischen Funktionselemente gemeinsam auf einen Trägerkörper angeordnet sind, können sie platzsparend untergebracht und einfach und kostengünstig hergestellt und eingebaut werden. Ein derartiger Trägerkörper kann derart optimiert werden, dass er besonders wenig Platz beansprucht. Er kann gesondert von den übrigen Teilen der Kommutatoreinrichtung hergestellt und vorgefertigt eingebaut werden.
  • Die elastisch verschiebbare Lagerung des Trägerkörpers gegenüber dem Lamellenkörper erlaubt eine zuverlässige Kontaktierung, insbesondere eine Druckkontaktierung, wobei der Trägerkörper sich selbst gegenüber dem Lamellenkörper justieren, insbesondere zentrieren kann, und wobei mechanische Toleranzen durch die Nachgiebigkeit des Trägerkörpers in mehreren Richtungen ausgeglichen werden können. Hierdurch ist eine zuverlässige Druckkontaktierung aller elektrischen Funktionselemente gleichzeitig an Kontakten des Lamellenkörpers, insbesondere unmittelbar an den einzelnen Kontaktlamellen, erreichbar. Besonders die Verschiebbarkeit des Trägerkörpers in radialer Richtung erlaubt ausgleichende Bewegungen. Es sind in diesem Zusammenhang auch Kippbewegungen des Trägerkörpers denkbar und vorteilhaft zulässig.
  • Durch die elastische Verschiebbarkeit des Trägerkörpers können auch Setzungserscheinungen und thermische Ausdehnungen sowie Kontraktionen ausgeglichen werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die elektrischen Funktionselemente ausschließlich druckkontaktiert sind. Als Druckkontaktierung wird in diesem Zusammenhang das Zusammenpressen der einzelnen Kontaktlamellen mit Leitern oder Anschlussflächen verstanden, die mit den Funktionselementen verbunden sind. Dies kann unmittelbar oder auch unter Zwischenlage vermittelnder Leiter oder Ausgleichselemente geschehen. Zusätzlich kann die Kontaktierung auch noch eine Klebung mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff oder eine Lötung vorsehen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Trägerkörper auf der einem Blechpaket eines Rotors der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Lamellenkörpers angeordnet und zur Lagerung auf einer Welle der elektrischen Maschine eingerichtet ist. Durch diese Anordnung kann der Trägerkörper mit den elektrischen Funktionselementen zuverlässig zwischen dem Kommutator und dem Blechpaket bzw. der Wicklung des Rotors geklemmt und damit auch kontaktiert werden. Zudem ist eine äußerst platzsparende Anordnung des Trägerkörpers und auch der Elemente einer Entstörschaltung möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Trägerkörper in einen elastischen Körper allseits elastisch beweglich eingebettet ist. Die Einbettung des Trägerkörpers in einen elastischen Körper gestattet in einfacher Weise die Befestigung des Trägerkörpers und gleichzeitig Ausgleichsbewegungen in allen Richtungen. Der elastische Körper kann eine Ausnehmung aufweisen, in die der Trägerkörper eingelegt wird und unmittelbar passgenau hinpasst. Der Trägerkörper kann in dieser Öffnung durch Kraftschluss oder auch stattdessen oder zusätzlich durch eine Klebung befestigt werden.
  • Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Trägerkörper ringförmig ausgebildet und zur Lagerung auf einer Welle der rotierenden elektrischen Maschine vorgesehen ist sowie einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Welle. In diesem Fall kann auch der elastische Körper vorteilhaft als Ringkörper auf der Welle angeordnet sein und der Trägerkörper kann beispielsweise in eine umlaufende Nut des elastischen Körpers eingelegt oder auf den elastischen Körper aufgeklebt sein. Der Trägerkörper kann auch einfach auf den elastischen Körper aufgelegt sein. Dabei kann der elastische Körper aus einem Elastomer oder aus einem elastischen Schaumstoff, wie beispielsweise aus einem Polyurethanschaumstoff bestehen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Trägerkörper kreisringförmig ausgebildet ist und voneinander elektrisch isolierte Kontaktsegmente aufweist, die insbesondere durch elektrisch leitende Oberflächenbereiche oder Anschlussleiter der Funktionselemente ausgebildet sind.
  • Die Kontaktsegmente können jedoch auch einzelne Kontaktbereiche auf der dem Kommutator zugewandten Seite des Trägerkörpers sein, die über einzelne Leiter in Axialrichtung durch den Trägerkörper hindurch oder an diesem vorbei mit den elektrischen Funktionselementen verbunden sind, die dann auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers angeordnet sein können. Es ist auch denkbar, die elektrischen Funktionselemente mit Anschlussdrähten zu versehen, die durch den Trägerkörper hindurch ragen und auf der dem Lamellenkörper zugewandte Seite Anschlussflächen bilden oder mit Anschlussflächen in Kontakt stehen.
  • Die Erfindung kann somit auch dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, dass die Funktionselemente auf der dem Lamellenkörper abgewandten Seite des Trägerkörpers angeordnet sind.
  • Es kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, dass der elastische Körper Ausnehmungen zur Aufnahme der Funktionselemente aufweist. Die entsprechenden Ausnehmungen können die Funktionselemente passgenau aufnehmen oder auch größer als die Funktionselemente ausgebildet sein, um in jedem Fall genug Platz zu bieten. Die Passform des Trägerkörpers und des elastischen Körpers kann derart ausgestaltet sein, dass der Trägerkörper in den elastischen Körper derart eingelegt ist, dass beide zusammen einen im Querschnitt rechteckigen Kreisring bilden.
  • Um in möglichst einfacher und wenig störanfälliger Weise die Kontaktierung des Trägerkörpers bzw. der elektrischen Funktionselemente zu den Kontaktlamellen des Lamellenkörpers herzustellen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kontaktsegmente des Trägerkörpers unmittelbar stirnseitig an Kontaktlamellen des Lamellenkörpers, insbesondere an federnden Abschnitten der Lamellen, anliegen.
  • Für den Fall, dass mechanische Toleranzen am Trägerkörper, den elektrischen Funktionselementen und/oder den Kontaktlamellen am Lamellenkörper auszugleichen sind, kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Trägerkörper unter Zwischenlage eines elastischen, partiell elektrisch leitenden Ausgleichskörpers mit den Kontaktlamellen in Druckkontaktverbindung steht.
  • Der Ausgleichskörper kann beispielsweise kreisringförmig ausgestaltet sein und in seiner Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Segmente aufweisen, die jeweils für sich in Axialrichtung leitend und gegeneinander elektrisch isoliert sind. Der Ausgleichskörper kann auch auf einer Stirnseite Anschlussflächen aufweisen, die über einzelne leitende Elemente, insbesondere Kontaktdrähte, durch den Ausgleichskörper hindurch mit weiteren Anschlussflächen auf der gegenüberliegenden Stirnseite verbunden sind. Die Kontaktierung der verschiedenen Anschlussflächen kann zudem in Axialrichtung am Umfang des Ausgleichskörpers stattfinden.
  • Der Ausgleichskörper besteht vorteilhaft aus einem derart elastischen Material, beispielsweise einem Elastomer, einem Schaumstoff oder einem anderen elastischen Kunststoff, dass er mechanische Toleranzen in Axialrichtung durch elastische Verformung ausgleichen kann. Damit kann sichergestellt werden, dass alle Kontaktelemente des Trägerkörpers, die mit entsprechenden Kontakten am Lamellenkörper verbunden werden sollen, jeweils über den Ausgleichskörper auch mit diesen in eine zuverlässige Druckkontaktverbindung gelangen.
  • Auch der Trägerkörper kann elastisch verformbar sein, er wird jedoch üblicherweise steifer ausgebildet sein als der elastische Körper und/oder der Ausgleichskörper. Der Trägerkärper kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie Polyäthylen, Polyurethan oder einem Gießharz bestehen. Er kann jedoch auch aus einem harten Material wie beispielsweise einem keramischen Werkstoff bestehen, so dass dann die Toleranzen vollständig durch den elastischen Körper und/oder den Ausgleichskörper ausgeglichen werden müssen.
  • Die Funktionselemente auf dem Trägerkörper bilden vorteilhaft jeweils einen Teil einer Entstörschaltung der elektrischen Maschine und können insbesondere als Kondensatoren oder Varistoren ausgebildet sein.
  • Die Erfindung bezieht sich außer auf eine Kommutatoreinrichtung gemäß den obigen Ausführungen auch auf einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor, mit einer derartigen Kommutatoreinrichtung. Vorteilhaft ist bei einem derartigen Rotor der Trägerkörper in Axialrichtung zwischen den Lamellenkörper und einem Blechpaket des Rotors angeordnet, insbesondere eingeklemmt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Rotors eines Elektromotors mit einer Kommutatoreinrichtung einschließlich einer Entstörscheibe,
  • 2 einen Längsschnitt durch einen weiteren Rotor eines Elektromotors,
  • 3 einen Querschnitt durch einen Rotor wie in der 2 angedeutet,
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer Entstörscheibe und eines elastischen Körpers mit Ausnehmungen für Funktionselemente,
  • 5 einen Längsschnitt durch einen Trägerkörper mit Funktionselementen und einen elastischen Körper,
  • 6 einen Längsschnitt durch einen weiteren Trägerkörper mit Funktionselementen.
  • 7 eine Draufsicht auf einen Trägerkörper mit Funktionselementen,
  • 8 einen Schnitt durch einen Trägerkörper mit einem elastischen Körper und einem Ausgleichskörper,
  • 9 eine perspektivische Ansicht eines Ausgleichskörpers, sowie
  • 10 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausgleichskörpers.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in Teilen im Längsschnitt einen Rotor mit einer Welle 1 und einem auf dieser befestigten Blechpaket 2, das eine nicht näher dargestellte Rotorwicklung trägt, sowie mit einem Kommutator 3. Der Kommutator 3 weist einen zylindrischen Lamellenkörper 4 auf, der Kontaktlamellen 5, 6 trägt, die am Umfang des Lamellenkörpers 4 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die einzelnen Kontaktlamellen 5, 6 von denen am Umfang des Lamellenkörpers 4 beispielsweise zehn oder zwanzig angeordnet sein können, stellen an der zylindrischen Außenfläche Kontaktflächen für eine Bürstenvorrichtung 7 bereit. Diese weist einen ersten Bürstenträger 8 und einen zweiten Bürstenträger 9 mit Bürsten in Form von Bürstenkontaktstücken 8', 9' auf, die federnd radial nach innen gegen die zylindrische Außenfläche des Lamellenkörpers 4 gedrückt werden und somit die einzelnen Kontaktlamellen 5, 6 bei Drehung des Rotors wechselnd kontaktieren. Die einzelnen Kontaktlamellen 5, 6 sind mit Wicklungsteilen des Rotors verbunden, die in der Fig. nicht näher dargestellt sind, und die mit Lamellenhaken 10 leitend verbunden sind.
  • Bei Drehung des Rotors und Wechsel der Kontaktierung der Kontaktlamellen 5, 6 entstehen, auch im Zusammenhang mit der Induktivität der Rotorwicklung, Spannungsspitzen, die ungewollt sind und unter anderem beispielsweise zur Abgabe elektromagnetischer Strahlung führen. Aus diesem Grund werden häufig Entstörschaltungen an derartigen elektrischen Maschinen vorgesehen, um die Spannungsspitzen abzudämpfen oder zu beseitigen. Beispielsweise können elektrisch zwischen jeweils benachbarten Kontaktlamellen 5, 6 Kondensatoren oder Varistoren geschaltet sein, die mit den Kontaktlamellen 5, 6 jeweils leitend verbunden sind.
  • Es sind verschiedene Konfigurationen zur Anordnung solcher Entstörschaltungen mit Entstörelementen denkbar, die vorliegend als elektrische Funktionselemente bezeichnet werden. So können mehrere solcher Funktionselemente auf einer Scheibe, insbesondere einer Ringscheibe, und diese koaxial zu anderen Teilen eines Kommutators angeordnet sowie mit dessen Kontaktlamellen kontaktier sein.
  • Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform ist als Trägerkörper 11 eine Ringscheibe vorgesehen, die elektrische Funktionselemente 15, 16, 17 (4) trägt und mittels Druckkontaktierung mit den einzelnen Kontaktlamellen 5, 6 im Bereich der Lamellenhaken 10 kontaktiert ist. Dabei können die elektrischen Funktionselemente 15, 16, 17 selbst Anschlussflächen 23, 24 (7) aufweisen und auf dem Trägerkörper 11 den Kontaktlamellen 5, 6 derart zugewandt sein, dass die Kontaktlamellen 5, 6 an die Anschlussflächen 23, 24 der elektrischen Funktionselemente 15, 16, 17 angedrückt werden und somit eine Druckkontaktverbindung aufgebaut wird.
  • Um Toleranzen bei der Herstellung oder Montage oder auch mechanische, teilweise thermisch bedingte Verformungen ausgleichen zu können, ist der Trägerkörper 11 in einen ebenfalls ringförmigen elastischen Körper 12 eingebettet. Der elastische Körper 12 weist dazu eine nutenartige Ausnehmung auf, in die der Trägerkörper 11 derart eingepasst ist, dass der Trägerkörper 11 und der elastische Körper 12 gemeinsam einen Kreisring mit rechteckigem Querschnitt bilden. Damit ist der Trägerkörper 11 nicht nur in axialer Richtung durch die Nachgiebigkeit des elastischen Körpers 12 beweglich, sondern auch in radialer Richtung. Dies führt zudem dazu, dass der Trägerkörper 11 auch gegen die Längsachse 13 des Rotors verkippbar ist, um Ungleichmäßigkeiten auszugleichen und alle Kontaktlamellen 5, 6 am Umfang des Lamellenkörpers 4 zuverlässig zu kontaktieren.
  • Durch die Anordnung des Trägerkörpers 11 und des elastischen Körpers 11 zwischen den Blechen 2 des Rotors und dem Lamellenkörper 4 ist ein zuverlässiges Einklemmen zwischen diesen beiden Elementen möglich, wodurch der Platzbedarf für den Trägerkörper 11 minimiert wird.
  • 2 zeigt einen Rotor mit Rotorblechen 2, die auf einer Welle 1 angeordnet sind wobei ein Kommutator 3' stirnseitig der Bleche 2 vorgesehen ist mit Kontaktlamellen 5', 6', die den Lamellenkörper 4' teilweise umgreifen und im Bereich der Lamellenhaken 10' gemeinsam eine konische Kontur 14 bilden. Gegen diese konische Kontur der Kontaktlamellen 5', 6' wird ein Trägerkörper 11' axial gedrückt. Dieser weist ebenfalls eine konische Fläche auf, die sich durch die elastische Beweglichkeit des Trägerkörpers 11' an der konischen Kontur der Kontaktlamellen 5', 6' selbsttätig zentriert.
  • Der Trägerkörper 11' ist in einer Ausnehmung an dem elastischen Körper 12' eingelegt, wobei der Trägerkörper 11' über den elastischen Körper 12' axial und radial hinausragt. Es ist auch ein Hinausragen des Trägerkörpers 11' über den elastischen Körper 12' nur in radialer oder nur in axialer Richtung möglich. Der Trägerkörper 11' kann mit dem elastischen Körper 12' kraftschlüssig verbunden und/oder verklebt sein. Funktionselemente 15, 16, 17, die auf dem Trägerkörper 11' auf der dem Lamellenkörper 4, 4' abgewandten Seite angeordnet sein können, können in hierfür vorgesehene Ausnehmungen 18, 19, 20 des elastischen Körpers 12' hineinragen. Dieser Umstand ist in 4 noch deutlicher dargestellt. Dort ist im unteren Teil der Trägerkörper 11' mit elektrischen Funktionselementen 15, 16, 17 in Form von Kondensatoren gezeigt, während im oberen Bereich perspektivisch aufgeklappt der elastische Körper 12' dargestellt mit Ausnehmungen 18, 19, 20 für die Funktionselemente ist.
  • Mit dieser Unterbringung der Funktionselemente 15, 16, 17 sind diese optimal mechanisch vor äußeren Einflüssen beispielsweise durch korrosive Gase oder Flüssigkeiten geschützt. In diesem Fall kann der Trägerkörper 11' auf seiner den elektrischen Funktionselementen 15, 16, 17 gegenüberliegenden Seite Anschlussflächen aufweisen, die mit elektrischen Anschlüssen der Funktionselemente durch den Trägerkörper hindurch elektrisch leitend verbunden sind und zur Druckkontaktierung mit den Kontaktlamellen 5', 6' des Kommutators 3' vorgesehen sind.
  • 3 zeigt in dem in 2 angedeuteten Querschnitt III-III einen Lamellenkörper 4' mit Kontaktlamellen 5', 6'. Die einzelnen Kontaktlamellen 5', 6' sind gegeneinander in Umfangsrichtung des Lamellenkörpers 4' durch dünne Isolationsschichten elektrisch isoliert.
  • 5 zeigt in einem Schnitt einen Trägerkörper 11' mit Funktionselementen 15, 16, die in Ausnehmungen 18, 19 des elastischen Körpers 12' angeordnet sind. Es sind auch die Durchkontaktierungselemente der Funktionselemente 15 in Form von Leitern 21, 22 gezeigt, wobei die mit diesen verbundenen Anschlussflächen, die Kontaktsegmente des Trägerkörpers (11, 11', 11'') bilden, auf der den Funktionselementen 15 gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers 11' nicht dargestellt sind.
  • 6 zeigt einen Trägerkörper 11'', bei dem die elektrischen Funktionselemente 15' auf der den Kontaktlamellen 5, 6 zugewandten Seite des Trägerkörpers 11'' angeordnet sind und selbst Anschlussflächen 23, 24 tragen, die gegen die Kontaktlamellen 5, 6 gedrückt werden. Der Trägerkörper 11'' ist in einen elastischen Körper 12'' eingebettet.
  • 7 zeigt in einer Draufsicht den Trägerkörper 11'' aus 6 mit elektrischen Funktionselementen 15', wobei jedes Funktionselement 15' zwei Anschlussflächen 23, 24 als Kontaktsegmente des Trägerkörpers trägt, die mit jeweils verschiedenen Kontaktlamellen 25, 26 in Druckkontaktverbindung stehen. Die Kontaktlamellen 25, 26 sind jeweils gestrichelt dargestellt.
  • 8 zeigt in einem Schnitt einen Trägerkörper 11'' mit elektrischen Funktionselementen 15', wobei der Trägerkörper 11'' mit einem elastischen Körper 12'' verbunden ist. Die elektrischen Funktionselemente 15' kontaktieren nicht direkt mit Teilen der Kontaktlamellen 5, 5', 6, 6' des Kommutators, sondern es ist ein Ausgleichskörper 27 zwischen dem Trägerkörper 11'' und den Lamellenkörper 4, 4' eingefügt, der als Teil einer Druckkontakteinrichtung jeweils den elektrischen Kontakt zwischen den Funktionselementen 15' und den Kontaktlamellen vermittelt. Hierzu ist im gezeigten Beispiel, wie in den 9 und 10 näher dargestellt. der kreisringförmig ausgebildete Ausgleichskörper 27 in Segmente aufgeteilt, wobei einzelne Segmente in Axialrichtung den Strom leiten, jedoch gegeneinander in Umfangsrichtung elektrisch isoliert sind. Es kann auch, wie in der 8 gezeigt, jeweils eine Oberflächenkontaktfläche 28 an einer Stirnseite des Ausgleichskörpers 27 vorgesehen sein, die mit einer entsprechend deckungsgleichen Kontaktfläche 31 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Ausgleichskörpers 27 über die Umfangsfläche des Ausgleichskörpers 27 gleitend verbunden ist.
  • Die Struktur des Ausgleichskörpers 27 ist weiter anhand der 9 erläutert. Dort ist in einer dreidimensionalen Ansicht der Ausgleichskörper 27 mit drei Kontaktflächen 28 an einer Stirnseite gezeigt, die beispielsweise dem Kommutator zugewandt ist, wobei die Kontaktflächen 28 über weitere Kontaktflächen 29 am Umfang des Ausgleichskörpers 27 mit nicht dargestellten dritten stirnseitigen Kontaktflächen an der gegenüberliegenden Stirnseite des Ausgleichskörpers 27 verbunden sind.
  • In 10 ist eine leicht abgeänderte Variante gezeigt, bei der bei dem Trägerkörper 27 jeweils segmentartige Kontaktflächen 28' an einer Stirnseite vorgesehen sind, die über drahtartige Leiter 30 am äußeren Umfang des Ausgleichskörpers in axialer Richtung mit weiteren Kontaktflächen 31 verbunden sind, die an der gegenüberliegenden Stirnseite des Ausgleichskörpers 27 befestigt sind. Auf diese Weise vermittelt der Ausgleichskörper 27 in Axialrichtung den Kontakt zwischen den Funktionselementen 15' des Trägerkörpers und den Kontaktlamellen 5, 5' 6, 6' 25, 26 des Kommutators, wobei der Ausgleichskörper 27 sehr nachgiebig und elastisch ist und damit mechanische Toleranzen leicht ausgleichen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Welle
    2
    Blechpaket
    3, 3'
    Kommutator
    4, 4'
    Lamellenkörper
    5, 5' 6, 6'
    Kontaktlamellen
    7
    Bürsteneinrichtung
    8, 9
    Bürstenträger
    8', 9'
    Bürstenkontaktstück
    10, 10'
    Lamellenhaken
    11, 11', 11''
    Trägerkörper
    12, 12', 12''
    elastischer Körper
    13
    Rotationsachse
    14
    konische Kontur der Kontaktlamellen
    15, 15', 16, 17
    elektrische Funktionselemente
    18, 19, 20
    Ausnehmungen im elastischen Körper
    21, 22
    Anschlussleiter
    23, 24
    Anschlussflächen
    25, 26
    Kontaktlamellen
    27, 27'
    Ausgleichskörper
    28
    Kontaktfläche
    29
    weitere Kontaktfläche
    30
    drahtartiger Leiter
    31
    dritte Kontaktfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005007611 A1 [0003]
    • EP 0767424 B1 [0004]

Claims (14)

  1. Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer Rotationsachse (13) und mit einem zylindrischen Lamellenkörper (4, 4'), der mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Kontaktlamellen (5, 5', 6, 6') zur Kontaktierung von Bürsten (8, 8' 9, 9') der elektrischen Maschine aufweist, sowie mit einem, insbesondere zylindrischen, Trägerkörper (11, 11', 11''), der an einer Stirnseite des Lamellenkörpers (4, 4') angeordnet ist und elektrische Funktionselemente (15, 15', 16, 17) trägt, die jeweils mit wenigstens einer Kontaktlamelle (5, 5', 6, 6') mittels je einer Kontakteinrichtung elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11''), gegenüber dem Lamellenkörper (4, 4') in radialer und axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (13) elastisch verschiebbar gelagert ist.
  2. Kommutatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') auf der einem Blechpaket (2) eines Rotors der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Lamellenkörpers (4, 4') angeordnet und zur Lagerung auf einer Welle (1) der elektrischen Maschine vorgesehen ist.
  3. Kommutatoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') in einen elastischen Körper (12, 12', 12'') allseits elastisch beweglich eingebettet ist.
  4. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') ringförmig ausgebildet und zur Lagerung auf einer Welle (1) der rotierenden elektrischen Maschine eingerichtet ist sowie einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Welle (1).
  5. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') kreisringförmig ausgebildet ist und voneinander elektrisch isolierte Kontaktsegmente (23, 24) aufweist, die insbesondere durch elektrisch leitende Oberflächenbereiche oder Anschlussleiter der Funktionselemente (15, 15', 16, 17) ausgebildet sind.
  6. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (15, 15', 16, 17) auf der dem Lamellenkörper (4, 4') abgewandten Seite des Trägerkörpers (11, 11', 11'') angeordnet sind.
  7. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Körper (12, 12', 12'') Ausnehmungen zur Aufnahme der Funktionselemente (15, 15', 16, 17) aufweist.
  8. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') im elastischen Körper (12, 12', 12'') derart eingelegt ist, dass ein im Querschnitt rechteckigen Kreisring gebildet ist.
  9. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktsegmente (23, 24) des Trägerkörpers (11, 11', 11'') unmittelbar stirnseitig an Kontaktlamellen (5, 5', 6, 6') des Lamellenkörpers (4, 4'), insbesondere an federnden Abschnitten der Kontaktlamellen (5, 5, 6, 6'), anliegen.
  10. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') unter Zwischenlage eines elastischen, partiell elektrisch leitenden Ausgleichskörpers (27, 27') mit den Kontaktlamellen (5, 5', 6, 6') in Druckkontaktverbindung steht.
  11. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (15, 15', 16, 17) jeweils einen Teil einer Entstörschaltung der elektrischen Maschine bilden und insbesondere als Kondensatoren oder Varistoren ausgebildet sind.
  12. Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Trägerkörper (11, 11', 11'') in einen elastischen Körper (12, 12', 12'') allseits elastisch beweglich eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') elastisch verformbar, insbesondere jedoch steifer ausgebildet ist als der elastische Körper (12, 12', 12'').
  13. Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor, mit einer Kommutatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11, 11', 11'') in Axialrichtung zwischen dem Lamellenkörper (4, 4') und einem Blechpaket (2) des Rotors angeordnet, insbesondere eingeklemmt, ist.
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