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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Kommutator und insbesondere einen Kommutator zur Verwendung in einem Gleichstromelektromotor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gleichstromelektromotoren (DC-Motoren) mit einem Permanentmagnetläufer, gewickelten Ständerspulen, einem Kommutator und Bürsten sind allgemein bekannt, wie die japanische Patentpublikation
JP4-200259 zeigt. Diese Patentpublikation beschreibt einen zylinderförmigen Kommutator, der ein Paar von Schleifringen und eine Anzahl von Kommutatorlamellen aufweist, die sich von jedem Schleifring axial erstrecken. Die Schleifringe befinden sich in einem kontinuierlichen Schleifkontakt mit einem ersten Paar von Bürsten, die jeweils mit den beiden Polen einer Gleichstromquelle verbunden sind. Ein zweites Paar von Bürsten, die mit den Spulen verbunden sind, befindet sich in einem alternierenden Schleifkontakt mit dem Kommutator, während sich der Läufer dreht. Ein Kommutator dieses Typs hat in der axialen Richtung jedoch eine große Länge.
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Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Kommutators, der das vorstehend genannte Problem mildern kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommutator angegeben, umfassend: einen im Wesentlichen rohrförmigen Isolierkern; einen an dem Kern befestigten ersten Schleifring; eine Mehrzahl von ersten Lamellen, die mit dem ersten Schleifring elektrisch verbunden sind; einen zweiten Schleifring, der an dem Kern befestigt ist; und eine Mehrzahl von zweiten Lamellen, die mit dem zweiten Schleifring elektrische verbunden sind; wobei die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen an der Außenfläche des Kerns befestigt und in Umfangsrichtung des Kerns in gleichen Abständen alternierend angeordnet sind, wobei der erste Schleifring und der zweite Schleifring auf derselben Seite der ersten Lamellen und der zweiten Lamellen angeordnet sind und wobei der erste Schleifring und der zweite Schleifring jeweils eine Kontaktfläche haben, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Kommutators liegt und für einen Kontakt mit Bürsten konfiguriert ist.
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Vorzugsweise sind die ersten Lamellen als einzelnes Stanzteil einteilig mit dem ersten Schleifring und die zweiten Lamellen als einzelnes Stanzteil einteilig mit dem zweiten Schleifring ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der erste Schleifring in der axialen Richtung des Kommutators von dem zweiten Schleifring beabstandet.
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Vorzugsweise hat der Kern eine Endplatte und einen zur Endplatte im Wesentlichen senkrechten rohrförmigen Körper. Die Endplatte ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifring aufgenommen, und die ersten und die zweiten Lamellen sind an der Außenfläche des rohrförmigen Körpers befestigt.
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Vorzugsweise ist der erste Schleifring auf einer Seite der Endplatte befestigt, die von dem rohrförmigen Körper abgewandt ist, der zweite Schleifring ist auf einer Seite der Endplatte angeordnet, die dem rohrförmigen Körper zugewandt ist, und die ersten Lamellen erstrecken sich durch die Endplatte.
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Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des zweiten Schleifrings größer als der eines Kreises, der durch die ersten und die zweiten Lamellen gebildet wird, und der Außendurchmesser des ersten Schleifrings ist größer als der des zweiten Schleifrings.
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Vorzugsweise ist der zweite Schleifring von dem ersten Schleifring umschlossen.
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Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des ersten Schleifrings im Wesentlichen gleich jenem eines Kreises, der durch die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen gebildet wird.
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Vorzugsweise hat der erste Schleifring eine ringförmige Verlängerung, die sich axial von dessen Kante erstreckt. Die ersten Lamellen haben einen Vorsprung, der von deren axialen Ende axial vorspringt, wobei die Vorsprünge von der Verlängerung umschlossen und mit dieser elektrisch verbunden sind.
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Da der erste und der zweite Schleifring in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf derselben Seite der ersten und der zweiten Lamellen angeordnet sind, ist der Kommutator in seiner axialen Richtung kurz.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 ist eine Ansicht eines Kommutators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der einen Isolierkern, einen ersten Schleifring, einen zweiten Schleifring, eine Anzahl von ersten Lamellen und eine Anzahl von zweiten Lamellen umfasst;
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2 ist eine Explosionsdarstellung des Kommutators von 1;
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3 ist eine Ansicht eines Kommutators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der einen Isolierkern und einen ersten Schleifring umfasst;
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4 zeigt den Kommutator von 3, wobei der erste Schleifring entfernt wurde;
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5 zeigt den Kommutator von 3, wobei der erste Schleifring und der Kern entfernt wurden;
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6 zeigt den ersten Schleifring des Kommutators von 3;
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7 ist eine erste Schnittansicht des Kommutators von 3; und
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8 ist eine zweite Schnittansicht des Kommutators von 3.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. Ein Kommutator 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, der für die Verwendung in einem Gleichstrom-Bürstenmotor vorgesehen ist, umfasst einen Isolierkern 10, einen ersten leitenden Schleifring 30, einen zweiten leitenden Schleifring 50, eine Anzahl von ersten Kommutatorlamellen 70 und eine Anzahl von zweiten Kommutatorlamellen 90.
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Der Isolierkern 10 hat eine Endplatte 12 und einen rohrförmigen Körper 14. Die Endplatte 12 hat eine erste Fläche 12a und eine zweite Fläche 12b, die der ersten Fläche 12a abgewandt ist. Die Endplatte 12 definiert in deren Mitte eine kreisförmige Durchgangsöffnung 12c zur Aufnahme einer Motorwelle. Die Endplatte 12 definiert auch eine Anzahl von länglichen Durchgangsöffnungen 12d, die die kreisförmige Durchgangsöffnung 12c umgeben. Der Körper 14 erstreckt sich von der zweiten Fläche 12b und umgibt die kreisförmige Durchgangsöffnung 12c. Der Körper 14 hat eine Anzahl von Rippen 20, die in gleichen Abständen von dessen Außenfläche vorspringen. Zwei benachbarte Rippen 16 und die Außenfläche des Körpers 14 definieren zusammenwirkend eine erste Nut 18a oder eine zweite Nut 18b. Die ersten Nuten 18a und die zweiten Nuten 18b sind in der Umfangsrichtung des Körpers 14 in gleichen Abständen alternierend angeordnet. Die ersten Nuten 18a sind über eine korrespondierende längliche Durchgangsöffnung 12d zur ersten Fläche 12a hin exponiert.
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Der erste Schleifring 30 ist auf der ersten Fläche 12a angeordnet. Der zweite Schleifring 50 ist auf der zweiten Fläche 12b angeordnet. Die ersten Lamellen 70 sind jeweils in den ersten Nuten 18a aufgenommen und erstrecken sich zur elektrischen Verbindung mit dem ersten Schleifring 30 durch die länglichen Durchgangsöffnungen 12d. Die zweiten Lamellen 90 sind jeweils in den zweiten Nuten 18b aufgenommen und sind mit dem zweiten Schleifring 50 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist die erste Lamelle 70 durch die Rippen 20 von der zweiten Lamelle 90 elektrisch isoliert, und der erste Schleifring 30 ist durch die Endplatte 12 von dem zweiten Schleifring 50 elektrisch isoliert. Die Außenflächen der ersten und zweiten Lamellen 70, 90 bilden eine zylindrische Kontaktfläche für die Bürsten, die mit den Spulen eines Motors (nicht gezeigt) verbunden sind, um auf den Spulen zu schleifen. Da der erste und der zweite Schleifring 30 und 50 auf derselben Seite der ersten und der zweiten Lamellen 70 und 90 angeordnet sind, ist der Kommutator in dessen axialen Richtung kurz. Eine Anzahl von Erhöhungen 16 ist auf der Fläche 12b gebildet. Die Erhöhungen erstrecken sich zwischen Rippen 20 und über Nuten 18a, um eine Leiste für die Durchgangsöffnungen 12d zu bilden. Die Erhöhungen 16 bilden einen Zentriervorsprung für den zweiten Schleifring 50 und stellen sicher, dass der zweite Schleifring nicht die ersten Lamellen 70 berührt.
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Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des ersten Schleifrings 30 größer als der des zweiten Schleifrings 50. Auf diese Weise bilden die Flächen des ersten und des zweiten Schleifrings 30 und 50, die im Wesentlichen senkrecht zur Kommutatorachse liegen und in Richtung auf die Lamellen weisen, ebene Kontaktfläche für die Bürsten, die mit der Gleichstromquelle verbunden sind, um und auf der Gleichstromquelle zu schleifen. Auf diese Weise sind sämtliche Bürsten auf der Seite der Endplatte 12 angeordnet, die dem rohrförmigen Körper 14 benachbart ist, wodurch eine bessere Raumnutzung erreicht wird.
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Vorzugsweise sind die ersten Lamellen 70 als einzelnes Stanzteil einteilig mit dem ersten Schleifring 30 ausgebildet. Die zweiten Lamellen 90 sind als einzelnes Stanzteil einteilig mit dem zweiten Schleifring 50 ausgebildet. Der Isolierkern 10 ist aus einem Kunststoff hergestellt und ist durch ein Spritzgussverfahren an dem ersten und an dem zweiten Schleifring 30, 50 und an den ersten und zweiten Lamellen 70, 90 angeformt. Auf diese Weise wird die Effizienz bei der Montage erhöht.
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Ein Kommutator 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in den 3 bis 8 dargestellt. Jede Rippe 120 des Isolierkerns 110 ist zwischen der ersten Lamelle 170 und der zweiten Lamelle 190 angeordnet, ähnlich wie in der zuvor genannter Ausführungsform. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Kommutator 2 und dem vorstehend beschriebenen Kommutator 1 liegt in der Lagebeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifring 130, 150. 7 zeigt den Kommutator in einem Schnitt durch die zweiten Lamellen, um die Verbindung der zweiten Lamellen und des zweiten Schleifrings zu veranschaulichen. In 8 hingegen ist der Kommutator in einem Schnitt durch die ersten Lamellen gezeigt, um die Verbindung zwischen den ersten Lamellen und dem ersten Schleifring zu veranschaulichen.
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Der erste Schleifring 130 hat eine erste Kontaktfläche 131, die den ersten und den zweiten Lamellen 170 und 190 abgewandt ist, und definiert in ihrer Mitte eine zentrale Durchgangsöffnung 133. Der erste Schleifring 130 ist mit den ersten Lamellen 170 elektrisch verbunden, zum Beispiel verschweißt, wobei die zweiten Lamellen 190 in der axialen Richtung des Kommutators 2 kürzer als die ersten Lamellen 170 sind, so dass der erste Schleifring 130 die zweiten Lamellen 190 nicht berührt. Der zweite Schleifring 150 hat eine zweite Kontaktfläche 151, die den ersten und den zweiten Lamellen 170 und 190 abgewandt ist, und eine zur zweiten Kontaktfläche 151 im Wesentlichen senkrechte kreisförmige Seitenfläche 153. Der zweite Schleifring 150 ist in der zentralen Durchgangsöffnung 133 aufgenommen und ist durch den Isolierkern 110 von dem ersten Schleifring 130 isoliert. Der zweite Schleifring 150 ist über eine Anzahl von Verbindungsbrücken 152, die zwischen der Seitenfläche 153 und den zweiten Lamellen 190 angeordnet sind, mit den zweiten Lamellen 190 elektrisch verbunden. Auf diese Weise können Bürsten, die sich in der axialen Richtung erstrecken und mit einer Gleichstromquelle verbunden sind, auf der ersten Kontaktfläche 131 und der zweiten Kontaktfläche 151 schleifen.
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Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des ersten Schleifrings 130 im Wesentlichen gleich dem des Kreises, der durch die ersten Lamellen 170, die zweiten Lamellen 190 und die Rippen 120 gebildet wird. Der erste Schleifring 130 hat eine ringförmige Verlängerung 132, die sich von seiner Kante axial erstreckt. Die erste Lamelle 170 hat einen Vorsprung 172, der von ihrer dem ersten Schleifring 130 zugewandten Endfläche 175 axial vorspringt. Die Vorsprünge 172 sind von der Verlängerung 132 umschlossen und mit dieser elektrisch verbunden, zum Beispiel verschweißt.
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Gemäß einer Alternative können die ersten Lamellen 170 als Stanzteil einteilig mit dem ersten Schleifring 130 ausgebildet sein. Die zweiten Lamellen 190 sind als Stanzteil einteilig mit dem zweiten Schleifring 150 ausgebildet. Der Isolierkern 110 besteht aus Kunststoff und ist durch ein Spritzgussverfahren an dem ersten und an dem zweiten Schleifring 130, 150 und an den ersten und zweiten Lamellen 170, 190 befestigt. Auf diese Weise wird die Effizienz bei der Montage erhöht.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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