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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektrotechnik und ist mit besonderem Vorteil bei rotierenden elektrischen Maschinen, beispielsweise Elektromotoren und Generatoren einsetzbar.
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Kommutatoreinrichtungen sind an sich bekannt und werden üblicherweise insbesondere dazu verwendet, mittels einer ortsfesten Stromquelle einen Speisestrom auf eine elektrische Wicklung eines Rotors zu übertragen und mittels einer mechanischen Kommutatoreinrichtung die Stromrichtung periodisch umzukehren, um ein magnetisches Wechselfeld mittels einer Rotorwicklung bzw. Ankerwicklung zu erzeugen.
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Zu diesem Zweck sind bei bekannten Kommutatoreinrichtungen Kommutatorlamellen vorgesehen, die in Umfangsrichtung eines im Wesentlichen zylindrischen Kommutators isolierend nebeneinander angeordnet sind und jeweils wechselweise durch ortsfeste, auf einer zylindrischen Oberflächenkontur des Kommutators schleifende Kontaktbürsten kontaktiert werden. Die einzelnen Kommutatorlamellen sind dabei mit Anschlüssen einer Rotorwicklung verbunden und übertragen einen Speisestrom an diese.
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Grundsätzlich sind Kommutatoren beispielsweise aus der
DE 10 2005 007 611 A1 bekannt. Dort sind Kommutatorlamellen offenbart, die auf einem zylindrischen Tragring befestigt sind. Gegenstand des genannten Dokuments ist insbesondere eine elektrische Entstörvorrichtung.
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Auch aus der
DE 103 06 516 A1 ist ein Kommutator für eine rotierende elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen zur Kontaktierung von Bürsten bekannt.
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Die Patentschrift
DE 10 2011 106 686 B4 offenbart ebenfalls einen Kommutator mit Kommutatorlamellen, die mit einem Tragring fest verbunden sind. Die Kommutatorlamellen weisen an einem axialen Ende des Kommutators Kommutatorhaken zur elektrisch leitenden Verbindung mit Anschlüssen einer Rotorwicklung auf.
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Aus der
JP 2007-312 540 A als nächstliegender Stand der Technik ist eine Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mehrzahl von am Umfang eines Tragkörpers um eine Rotationsachse in Umfangsrichtung nebeneinander, elektrisch gegeneinander isoliert angeordneten Kommutatorlamellen bekannt, die stirnseitig eine plane Kontaktflächenkontur eines sogenannten Plankommutators und rotorstirnseitig eine Fläche zur Kontaktierung mit (stirnseitigen) elektrischen Kontaktbürsten der Maschine bilden. Die Kommutatorlamellen, die an einem axialen Ende jeweils einen Kommutatorhaken zur Verbindung mit Leitern einer Rotorwicklung der elektrischen Maschine aufweisen, sind wenigstens in einem ersten axialen Bereich, der zur Kontaktierung mit Kontaktbüsten vorgesehen ist, mit dem eine erste Beschaffenheit aufweisenden Tragkörper fest verbunden. Wenigstens in einem zweiten axialen Bereich, in dem die Verbindungseinrichtungen angeordnet sind, ist ein Stützkörper vorgesehen, der eine zweite Beschaffenheit aufweist, die von der ersten Beschaffenheit verschieden ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Konstruktion einer Kommutatoreinrichtung zu schaffen, die einen möglichst einfachen und effizienten Aufbau sowie die zuverlässige Funktion im Betrieb ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Maschine mit einer Kommutatoreinrichtung nach Patentanspruch 1 oder einem der folgenden, wie diese im Patentanspruch 10 beansprucht ist.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine Kommutatoreinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mehrzahl von am Umfang eines Tragkörpers um eine Rotationsachse herum in Umfangsrichtung nebeneinander, elektrisch gegeneinander isoliert angeordneten Kommutatorlamellen, die eine zylindrische Mantelflächenkontur zur Kontaktierung mit elektrischen Kontaktbürsten der Maschine bilden und die an einem axialen Ende der Mantelflächenkontur jeweils eine Verbindungseinrichtung, insbesondere einen Kommutatorhaken zur Verbindung mit Leitern einer Rotorwicklung der elektrischen Maschine aufweisen, wobei die Kommutatorlamellen wenigstens in einem ersten axialen Bereich, der zur Kontaktierung mit Kontaktbürsten vorgesehen ist, mit dem eine erste Beschaffenheit aufweisenden Tragkörper fest verbunden sind.
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Zur Lösung der Aufgabe ist weiter vorgesehen, dass die Kommutatorlamellen wenigstens in einem zweiten axialen Bereich, in dem die Verbindungseinrichtungen angeordnet sind, durch einen Stützkörper gestützt, insbesondere mit diesem verbunden sind, wobei der Stützkörper eine zweite Beschaffenheit aufweist, die von der ersten Beschaffenheit verschieden ist.
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Eine entsprechende Kommutatoreinrichtung weist beispielsweise Kommutatorlamellen aus Kupfer auf, die mit einem Tragkörper verpresst oder vergossen sind. Die einzelnen Kommutatorlamellen können für eine stabile Befestigung an dem Tragkörper beispielsweise an ihrer radial innen gelegenen Seite Formelemente aufweisen, die sich in dem Werkstoff des Tragkörpers verankern. Die Kommutatorlamellen können jedoch auch aus einem anderen metallischen Werkstoff bestehen.
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Der Tragkörper kann beispielsweise aus einem vergießbaren Kunststoff, einem Harz oder einem thermoplastischen Werkstoff bestehen. Jedoch ist bei der Beschaffenheit des Tragkörpers wichtig, dass dieser über die Betriebszeit stabil und maßhaltig bleibt und sich auch bei höheren Temperaturen bzw. Temperaturwechseln nicht verformt. Geringe Verformungen hätten eine Veränderung der zylindrischen Mantelflächenkontur der Kommutatorlamellen zur Folge, was die Kontaktierung zu den Kontaktbürsten stören würde und zu einem Kurzschluss zwischen benachbarten Kommutatorlamellen führen könnte.
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Im Bereich der Verbindungseinrichtungen, insbesondere der Kommutatorhaken, sind die Anforderungen an die Fixierung der Kommutatorlamellen verschieden von denen im Bereich der Bürsteneinrichtung. Im Bereich der Verbindungseinrichtungen müssen insbesondere bei der Herstellung/Montage der Kommutatoreinrichtung, wenn die Verbindungseinrichtungen/Kommutatorhaken mit Leitern einer Rotorwicklung beispielsweise durch Schweißen verbunden werden, die Kommutatorlamellen auch gegenüber großen Verformungskräften stabil gehalten werden. Im späteren Betrieb kommt es auf eine weitere Verformung der Kommutatorlamellen im Bereich der Verbindungen weniger an, da in diesem Bereich Abweichungen von einer zylindrischen Mantelflächenkontur keine Rolle spielen. Entsprechend kann die Beschaffenheit, insbesondere die Materialbeschaffenheit des Tragkörpers und des Stützkörpers unterschiedlich sein. Unter verschiedenen Beschaffenheiten können auch Modifikationen desselben Materials oder beispielsweise desselben Werkstoffs, einmal als Gußkörper und im anderen Fall als aufgeschäumter oder gesonderter Körper verstanden werden. Der Stützkörper muss insbesondere bei einer gewählten Temperatur eine hohe Stabilität aufweisen, darf jedoch bei wechselnden Temperaturen in gewissem Maß deformiert werden. Auf den Tragkörper wirken dagegen geringere Kräfte, jedoch muss dieser bei wechselnden Temperaturen besonders maßhaltig sein.
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Der Tragkörper besteht aus einem Kunststoff. Um die mit dem Tragkörper verbundenen Kommutatorlamellen gegeneinander isolieren zu können ist es sinnvoll, dass der Kunststoff elektrisch isolierend ausgebildet ist.
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Der Stützkörper besteht im Wesentlichen aus einem Metall mit einer den Kommutatorlamellen zugewandten elektrischen Isolierschicht, insbesondere aus eloxiertem Aluminium.
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Der Stützkörper kann auch aus einem anderen Metall, beispielsweise Kupfer, bestehen, wenn zwischen dem Stützkörper und den Kommutatorlamellen eine Isolierschicht, beispielsweise durch ein Oxid oder eine Keramik- oder Kunststoffbeschichtung verwirklicht ist.
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Der Stützkörper kann auch aus einem Verbundwerkstoff bestehen, wobei die wenigstens teilweise Beschaffenheit aus einem Metall vorteilhaft ist, um neben der mechanischen Stützwirkung auf die Kommutatorlamellen auch eine gute Wärmeableitung zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Stützkörper aus einem Metallgerüst bzw. Metallstreben bestehen, die mittels eines Kunststoffs miteinander vergossen sind.
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Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch verwirklicht werden, dass der Tragkörper und der Stützkörper im Wesentlichen axial hintereinander angeordnet sind.
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Tragkörper und Stützkörper können einfach zylindrisch mit geraden Stirnflächen ausgebildet sein und Stirnfläche an Stirnfläche axial bezüglich der Rotorachse hintereinander angeordnet sein. Die Stirnflächen von Tragkörper und Stützkörper können jedoch auch mit Vorsprüngen und Ausnehmungen derart versehen sein, dass sie ineinander greifen. Beide Teile können zu diesem Zweck beispielsweise zylindersymmetrisch gestuft aufgebaut sein, so dass ein zentraler zylindrischer Vorsprung eines Teils in eine zentrale zylindrische Ausnehmung des anderen Teils eingreift.
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In diesem Sinn kann vorteilhaft allgemein vorgesehen sein, dass der Tragkörper und der Stützkörper einen axialen Überschneidungsbereich aufweisen. Speziell kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, dass der Stützkörper wenigstens teilweise in einem radial im Inneren des Tragkörpers liegenden Bereich angeordnet ist.
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Dabei können der Tragkörper und der Stützkörper miteinander formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sein. Sie können somit beispielsweise mittels einer Bajonettverbindung formschlüssig verbunden sein oder ineinander verklemmt oder auch miteinander verklebt oder verscheißt sein. Die jeweilige Verbindung zwischen dem Tragkörper und dem Stützkörper kann dabei fest oder auch lösbar ausgestaltet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Tragkörper und der Stützkörper ausschließlich mittels der Kommutatorlamellen miteinander verbunden sind.
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Dies bedeutet, dass der Tragkörper und der Stützkörper für sich innerhalb der Kommutatoreinrichtung nicht unmittelbar miteinander verbunden sind und insbesondere einen Abstand zueinander im montierten Zustand aufweisen können.
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Hierzu kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass in einem Axialbereich zwischen einer Stirnfläche des Tragkörpers und einer dieser zugewandten Stirnfläche des Stützkörpers eine elektrische Anordnung, insbesondere eine Entstöreinrichtung angeordnet ist.
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Der axiale Zwischenraum zwischen dem Tragkörper und dem Stützkörper kann somit zur Unterbringung einer elektrischen Anordnung, insbesondere mit Entstörkondensatoren dienen, so dass die elektrisch Anordnung besonders gut gegen äußere Einflüsse geschützt ist.
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Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Stützkörper axial wenigstens teilweise über die Kommutatorlamellen hinausragt und an ein Element eines Rotorankers, insbesondere ein Blechpaket ankoppelbar ist.
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In diesem Fall kann, sobald die Kommutatoreinrichtung mit einem Rotor, einem Rotorblechpaket und einer Rotorwicklung zusammengefügt ist, der Stützkörper mit dem Rotorblechpaket in Berührung stehen, so dass entstehende Wärme von den Kommutatorlamellen über den Stützkörper bis in das Blechpaket abgeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rotorblechpaket und dem Stützkörper vorgesehen sein derart, dass beispielsweise der Stützkörper einen zylindrischen Fortsatz aufweist, der über die Kommutatorlamellen hinausragt und in eine entsprechende Öffnung am Blechpaket einsteckbar ist. Umgekehrt kann auch eine zylindrische Fortsetzung des Blechpaketes in eine Ausnehmung des Stützkörpers einsteckbar sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an einem axialen Ende der Kommutatorlamellen ein Abdeckelement angeordnet ist, das den bezüglich der Kommutatorlamellen radial innen liegenden Bereich der Kommutatoreinrichtung wenigstens teilweise überdeckt und das mit Belüftungselementen versehen ist.
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Ein entsprechendes Abdeckelement kann als flacher oder gewölbter zylindrischer oder kalottenförmiger Deckel ausgebildet sein, der an den Tragkörper oder an den Stützkörper oder auch an den Kommutatorlamellen befestigt ist und einen Teil der Kommutatoreinrichtung überdeckt. Dabei kann vorteilhaft die Abdeckeinrichtung zylindersymmetrisch zur Rotationsachse der Kommutatoreinrichtung angeordnet sein. Das Abdeckelement kann beispielsweise aus einem isolierenden Kunststoff bestehen oder auch aus einem Blech, sofern es gegenüber den Kommutatorlamellen isoliert ist. Das Abdeckelement kann weiter durchgehende Ausnehmungen aufweisen, die Luft zur Kühlung der Kommutatoreinrichtung oder speziell einer elektrischen Anordnung passieren lassen. Das Abdeckelement kann jedoch auch als Ventilationseinrichtung mit Förderschaufeln ausgebildet sein, wobei die Förderschaufeln im Rotationsbetrieb der Kommutatoreinrichtung Luft zum Inneren der Kommutatoreinrichtung fördert. Hierzu kann das Abdeckelement beispielsweise flächenartig ausgebildet und mit durchgehenden Öffnungen sowie mit den Öffnungen zugeordneten Förderschaufeln versehen sein. Die Förderschaufeln können vorteilhaft auf der dem Tragkörper und dem Stützkörper abgewandten Seite des Abdeckelementes vorgesehen sein und von dem Abdeckelement abstehen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine mit einer Kommutatoreinrichtung gemäß der Erfindung, wobei der Stützkörper dem Anker des Rotors der elektrischen Maschine zugeordnet und mit diesem fest verbunden ist.
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In diesem Fall werden bei der Montage zunächst die Kommutatorlamellen nur durch den Tragkörper gehalten und die zusätzliche Stützwirkung der Kommutatorlamellen im Bereich der Verbindungseinrichtungen durch den Stützkörper tritt erst dann ein, wenn die Kommutatoreinrichtung zur Verbindung mit den elektrischen Anschlüssen der Rotorwicklung mit dem Rotor bzw. mit dem gewickelten Anker zusammengefügt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kommutatorlamellen auf den Stützkörper aufgeschoben, der mit dem Rotorblechpaket bereits fest verbunden oder in dieses eingesteckt ist.
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Auf diese Weise kann ein besonders enger, insbesondere stoffschlüssiger Kontakt zwischen dem Stützkörper und dem Rotorblechpaket verwirklicht werden, was einen optimierten Wärmetransport erlaubt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen
- 1 einen Längsschnitt durch eine Kommutatoreinrichtung eines Elektromotors, eine Rotorwicklung und einen Teil einer Statorwicklung,
- 2 einen Längsschnitt durch eine Kommutatoreinrichtung und einen Teil eines Rotorankers,
- 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Kommutatoreinrichtung,
- 4 eine Draufsicht auf einen Kommutator und ein Blechpaket eines Rotors, sowie
- 5 eine dreidimensionale Ansicht eines Kommutators mit einem Blechpaket eines Rotors.
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1 zeigt eine Kommutatoreinrichtung 1 mit einem Kommutator, der einen Tragkörper 2 aufweist, mit dem auf diesem außen nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnete, beispielhaft mit 3, 4, 5, 6 bezeichnete Kommutatorlamellen verbunden sind. Die Kommutatorlamellen bestehen aus Kupfer und verlaufen parallel zueinander und parallel zu einer Rotationsachse 7 der Kommutatoreinrichtung und eines Rotors, zu dem die Kommutatoreinrichtung gehört. Die einzelnen Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 sind gegeneinander elektrisch isoliert und durch Nuten voneinander getrennt. Jede der Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 weist jeweils zwei Formelemente in Form von Verankerungshaken 8,9 auf ihrer Innenseite auf, die mit dem Material des Tragkörpers 2 vergossen sind und somit für den Verbund mit dem Tragkörper 2 sorgen.
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Jede der Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 weist an ihrem dem schematisch dargestellten Anker 10 des Rotors zugewandten Ende jeweils einen Kommutatorhaken 11 auf, der der Verbindung der elektrischen Anschlüsse der Wicklung des Ankers 10 mit den Kommutatorlamellen dient. Jeweils die Enden einer Wicklung sind zu diesem Zweck zu Kommutatorhaken geführt und mit diesen verschweißt.
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Dreht sich der Kommutator, so kontaktieren periodisch wechselnd die einzelnen Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 mit den Bürsten 12, die in einer Bürstenhalterung 14 gelagert sind und damit die Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 sowie entsprechend mit diesen verbundene Teilwicklungen des Ankers 10 jeweils wechselnd periodisch mit einer Stromquelle 13 verbinden. Das dadurch erzeugte magnetische Wechselfeld des Ankers bewirkt über den Magnetspalt 15 eine Wechselwirkung mit dem Stator 16 und damit einen Antrieb des Motors.
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Der Tragkörper 2 ist typischerweise aus einem spritzgießbaren oder pressbaren Kunststoff hergestellt und mit den Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 verpresst. Es ist dabei wichtig, dass der Tragkörper eine ausreichende Stabilität aufweist, um die Position der einzelnen Kommutatorlamellen gegeneinander stabil zu fixieren. Dies muss auch bei höheren Temperaturen, die bei einer erhöhten elektrischen Belastung des Kommutators erreicht werden können, gewährleistet sein. Daher ist außer einer gewissen mechanischen Stabilität des Tragkörpers seine Stabilität bei Temperaturwechseln und Temperaturerhöhungen wichtig.
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Diese Eigenschaft wird jedoch ganz überwiegend nur in dem axialen Bereich 17 des Kommutators gewünscht, in dem im Betrieb die höchste thermische Belastung durch die Strombeaufschlagung mittels der Kontaktbürsten 12 zu erwarten ist. In dem axialen Bereich 18, in dem die Kommutatorhaken angeordnet sind, ist die Temperaturstabilität nicht die wichtigste Eigenschaft, sondern dort ist die absolute Widerstandsfähigkeit gegen Verformung, d.h. mechanische Stabilität unabhängig von Temperaturwechseln, wichtig, da der Stützkörper 19 insbesondere die Kommutatorhaken 11 stützt, während eine Verschweißung mit elektrischen Anschlüssen der Wicklungen stattfindet. Zudem soll der Stützkörper 19 als Wärmesenke und Wärmeleitkörper dienen, um Temperaturerhöhungen auszugleichen und Energie abzuleiten.
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In der linken Hälfte des Schnittes der 1 ist eine Konstellation dargestellt, in der der Tragkörper 2 und der Stützkörper 19 axial hintereinander angeordnet sind und mit flachen Stirnflächen auf ihrem Gesamtquerschnitt gegeneinander stoßen. Der Tragkörper und der Stützkörper können im Bereich der Stirnflächen einfach nur aneinander stoßen, sie können dort jedoch auch verklebt sein, beispielsweise mittels eines Temperaturleitklebers. Sind der Tragkörper 2 und der Stützkörper 19 nicht miteinander verbunden, so kann der Stützkörper 19 auch kraftschlüssig zwischen die Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 eingepresst sein.
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In der Konstellation in der rechten Hälfte des Schnittes der 1 weisen sowohl der Tragkörper 2 als auch der Stützkörper 19 jeweils eine konzentrisch stufenförmige Kontur im Bereich ihrer Stirnflächen auf, so dass die beiden Körper im Bereich der Stirnseiten mit einer minimalen Fuge ineinander greifen und miteinander in Axialrichtung überlappen. Dadurch ist ein stabiler Zusammenhalt gewährleistet und es kann auf diese Weise auch ein kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Verbund zwischen dem Tragkörper und dem Stützkörper gewährleistet sein.
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Auf der dem Anker abgewandten Seite im Bereich der Stirnfläche des Kommutators 1 ist eine Entstöreinrichtung mit Kondensatoren 20,21 dargestellt, wobei jeder oder jeder zweiten der Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 jeweils ein Kondensator zugeordnet sein kann. Zudem sind nicht dargestellte Widerstände vorhanden, die mit den Kondensatoren zur Dämpfung von Spannungsspitzen dienen, die in der Kommutatoreinrichtung durch die periodische Stromumkehrung auftreten können. Zur Fixierung der oberflächenmontierbaren elektrischen Elemente ist ein elastischer Pressring 22 vorgesehen, der im Bereich der Stirnseite des Kommutators einklemmbar ist.
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Gemäß dem in der 1 auf der rechten Seite des Schnitts gezeigten Ausführungsbeispiel ragt somit der Stützkörper 19 wenigstens teilweise axial in das Innere des Tragkörpers 2 mit einem zylindrischen Fortsatz 23 hinein.
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Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Kommutatoreinrichtung 1' mit einem Tragkörper 2', der an seinem Umfang Kommutatorlamellen 3 trägt. Der Tragkörper 2' weist eine zentrische zylindrische Ausnehmung an seiner dem Stützkörper 19' zugewandten Stirnseite 24 auf, in die ein zylindrischer zapfenförmiger Fortsatz 23' einsteckbar ist. Zwischen der Stirnfläche 24 in dem Bereich radial außen um den zylindrischen Fortsatz 23' herum und der Stirnfläche 26 ist ein Zwischenraum durch den axialen Abstand der beiden Stirnflächen voneinander gebildet, in dem eine elektrische Anordnung 25 beispielsweise eine Entstöreinrichtung mit Kondensatoren Platz findet, wobei die elektrischen Bauteile vorzugsweise an der Stirnfläche des Tragkörpers 2' befestigt sind.
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Der Stützkörper 19' ist passgenau zwischen die Kommutatorlamellen 3 eingepasst und weist einen axial über die Länge der Kommutatorlamellen 3 hinausragenden Bereich einer Fortsetzung 27 auf. Diese enthält einen Zapfen 28, der in eine passgenau hierfür vorgesehene Ausnehmung 29 eines Blechpakets 30 eines Rotors hineinpasst. Der Zapfen 28 steht in Kontakt mit dem Blechpaket 30, so dass über den Stützkörper 19' und speziell den Zapfen 28 Wärme besonders gut in das Blechpaket 30 abgeleitet werden kann. Gegebenenfalls kann zwischen der Mantelfläche des Zapfens 28 und dem Rand der Ausnehmung/Öffnung 29 eine Wärmeleitpaste eingefügt sein.
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Innerhalb der Kommutatoreinrichtung sind somit die Kommutatorlamellen in dem axialen Bereich 17, in dem die Kontaktbürsten 12 mit der zylindrischen Mantelflächenkontur in schleifendem Kontakt stehen, durch den Tragkörper 2' getragen, während die Kommutatorlamellen im axialen Bereich 18 der Kommutatorhaken durch den Stützkörper 19' gestützt sind.
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In der 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Kommutatoreinrichtung dargestellt mit einem Tragkörper 2", der gegenüber den Enden der Kommutatorlamellen 3 zurücksteht, so dass vor seiner Stirnfläche 32 zwischen den Kommutatorlamellen 3 ein Raum für eine elektrische Anordnung 33 geschaffen ist. Dort sind beispielsweise Kondensatoren an der Stirnfläche 32 befestigt und mittels Leiterbahnen verdrahtet. Zudem ist eine Abdeckeinrichtung 34 in Form eines Deckels vorgesehen, die eine Anzahl von Belüftungselementen 35 aufweist. Die Belüftungselemente umfassen durchgehende, die Abdeckeinrichtung 34 durchsetzende Öffnungen und Förderschaufeln, die bei Rotation der Kommutatoreinrichtung Umgebungsluft durch die Öffnungen in das Innere des abgedeckten Raums fördern.
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Die Abdeckeinrichtung 34 kann beispielsweise über einen Stützring 36 an der Stirnfläche 32 des Tragkörpers 2" befestigt sein.
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Der Tragkörper 2" weist mit dem Stützkörper 19" eine axiale Überlappung auf, in dem der Tragkörper 2" einen durchmesserreduzierten Zapfen 37 an dem dem Stützkörper 19" zugewandten Ende aufweist. Der Zapfen 37 ragt in eine entsprechende Ausnehmung 38 des Stützkörpers 19" hinein. Durch diese Ausgestaltung steht der Stützkörper 19" auf einer größeren axialen Länge mit den Kommutatorlamellen 3 in einer wärmeleitenden Verbindung, so dass in einem besonders großen Längenabschnitt der Kommutatorlamellen Wärme mittels des Stützkörpers 19" abgeführt werden kann. Der Stützkörper 19" kann dabei entweder als Wärmesenke fungieren oder die Wärme an andere Teile eines Rotors ableiten.
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Die 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer Kommutatoreinrichtung, wie sie in der 2 im Längsschnitt dargestellt ist. Im Vordergrund ist ein Kommutator mit Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 und radial auf deren Außenseiten entsprechende Kommutatorhaken 39 dargestellt. Radial innerhalb der Kommutatorlamellen 3, 4, 5, 6 ist der Tragkörper 2' zu sehen. Nicht dargestellt ist der Stützkörper, der jenseits des Tragkörpers 2' angeordnet ist und der mit einer Fortsetzung 27 in das Blechpaket 30 des Polrades eines Ankers hineinragt. Das Polrad weist einen massiven radial innen gelegenen Bereich sowie radial außen gelegene Polschuhe 40,41 auf. An einem der Zähne des Polrades ist beispielhaft schematisch eine elektrische Rotorwicklung 43 mit einem als Drahtende ausgebildeten Wicklungsanschluss 44 dargestellt, der im Rahmen der Kontaktierung der Kommutatoreinrichtung mit einem Kommutatorhaken verschweißt wird.
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Die 5 zeigt der Übersichtlichkeit halber eine dreidimensionale Darstellung der Kommutatoreinrichtung 1 auf 4 mit einem Polrad 45.
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Bezugszeichenliste
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- 1,1'
- Kommutatoreinrichtung
- 2,2',2"
- Tragkörper
- 3,4,5,6
- Kommutatorlamellen
- 7
- Rotationsachse
- 8,9
- Verankerungshaken, Formelemente
- 10
- Anker
- 11
- Kommutatorhaken
- 12
- Kontaktbürste
- 13
- Stromquelle
- 14
- Bürstenhalterung
- 15
- Magnetspalt
- 16
- Stator
- 17
- axialer Bereich
- 18
- axialer Bereich
- 19, 19', 19"
- Stützkörper
- 20,21
- Kondensatoren
- 22
- Pressring
- 23,23'
- zylindrischer Fortsatz
- 24
- Stirnfläche
- 25
- elektrische Anordnung
- 26
- Stirnfläche
- 27
- Fortsetzung
- 28
- Zapfen
- 29
- Ausnehmung
- 30
- Blechpaket
- 32
- Stirnfläche
- 33
- elektrische Anordnung
- 34
- Abdeckeinrichtung
- 35
- Belüftungselement
- 37
- Zapfen
- 39
- Kommutatorhaken
- 40,41
- Polschuhe
- 43
- elektrische Wicklung
- 44
- Wicklungsanschluss
- 45
- Polrad
