DE102014201379A1

DE102014201379A1 - Contact commuted electric motor

Info

Publication number: DE102014201379A1
Application number: DE102014201379.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Wieske; Tobias Binder; Marcel Fröbel; Bernd Mack
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-07-30
Also published as: JP2017504297A; CN106416016A; JP6507170B2; CN106416016B; EP3100339A2; WO2015110246A2; WO2015110246A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor (8), der mit einer Kommutatorscheibe (26) ausgestattet ist, die Kontaktzonen (27) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung mit entsprechenden Kontaktelementen (29) aufweist. Ein vereinfachter Aufbau ergibt sich, wenn eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Pluspol-Zone (32) ausgestaltet, während eines der Kontaktelemente (29) als Pluspol-Kontakt (34) ausgestaltet ist, der mit der Pluspol-Zone (32) in Kontakt steht und der mit einem Pluspol-Anschluss (35) des Elektromotors (8) elektrisch verbunden ist, wenn eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Minuspol-Zone (30) ausgestaltet ist, während eines der Kontaktelemente (29) als Minuspol-Kontakt (31) ausgestaltet ist, der mit der Minuspol-Zone (30) in Kontakt steht und der mit einem Minuspol-Anschluss (32) des Elektromotors (8) elektrisch verbunden ist, wenn zumindest eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Steuerzone (36) ausgestaltet ist, die in der Umfangsrichtung (33) in Pluspol-Segmente (38), die mit der Pluspol-Zone (32) elektrisch verbunden sind, und Minuspol-Segmente (39), die mit der Minuspol-Zone (30) elektrisch verbunden sind, segmentiert ist, und wenn je Spule (23) eines der Kontaktelemente (29) als Spulenkontakt (37) ausgestaltet ist, der mit der jeweiligen Steuerzone (36) in Kontakt steht und der mit einer solchen Spule (23) elektrisch verbunden ist.The present invention relates to an electric motor (8) which is equipped with a commutator disk (26) having contact zones (27) for electrical and mechanical contacting with corresponding contact elements (29). A simplified construction results when one of the contact zones (27) designed as a circular positive pole zone (32), while one of the contact elements (29) as a positive terminal contact (34) is designed with the positive pole zone (32) in Contact and which is electrically connected to a positive pole terminal (35) of the electric motor (8) when one of the contact zones (27) is designed as a ring-shaped negative pole zone (30), while one of the contact elements (29) as a negative pole contact (31) which is in contact with the negative pole zone (30) and which is electrically connected to a negative pole terminal (32) of the electric motor (8) if at least one of the contact zones (27) is designed as an annular control zone (36 ) which are electrically connected in the circumferential direction (33) to positive pole segments (38) electrically connected to the positive pole zone (32) and negative pole segments (39) to the negative pole zone (30) are connected, segmented, and if per coil (23) of the Kontaktele Mente (29) is designed as a coil contact (37) which is in contact with the respective control zone (36) and which is electrically connected to such a coil (23).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Kontaktkommutierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeugbauteil, das mit einem verstellbaren Stellglied und mit einem Elektromotor der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet ist.The present invention relates to an electric motor with contact commutation according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to a vehicle component which is equipped with an adjustable actuator and with an electric motor of the type described above.

Elektromotoren sind allgemein bekannt und umfassen einen Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor eine Antriebswelle des Elektromotors antreibt oder bildet, über die mechanische Antriebsleistung am Elektromotor abgegriffen werden kann. Elektromotoren werden unterschieden in Gleichstrom-Elektromotoren, kurz DC-Motoren, und Wechselstrom-Elektromotoren, kurz AC-Motoren. Ferner werden Innenläufer, bei denen der Rotor konzentrisch im Stator angeordnet ist, und Außenläufer, bei denen der Stator konzentrisch im Rotor angeordnet ist, voneinander unterschieden. Schließlich werden kontaktlos kommutierte Elektromotoren von kontaktkommutierten Elektromotoren unterschieden. Eine Kontaktkommutierung erfolgt über einen körperlichen oder mechanischen Kontakt mittels wenigstens eines Kontaktelements, das hierzu an einer Schleifkontur direkt anliegt und dabei eine elektrische Verbindung erzeugt. Das Kontaktelement kann auch als ”Bürste” bezeichnet werden. In der Regel weist ein derartiges Kontaktelement einen Kontaktkörper aus Kohlenstoff auf. Im Unterschied dazu erfolgt eine kontaktlose Kommutierung elektronisch, also über eine entsprechende Elektronik bzw. elektrische Schaltung. Die Kommutierung wird benötigt, um bei rotierendem Rotor entsprechend rotierende Magnetfelder zu erzeugen, um den Rotor anzutreiben. Hierzu müssen die am Rotor oder am Stator vorgesehenen elektrischen Spulen hinsichtlich ihrer elektrischen Polarität umgeschaltet bzw. gewendet werden. Hierzu kommt ein Kommutator zum Einsatz, der auch als Kollektor oder Stromwender bezeichnet werden kann.Electric motors are well known and comprise a stator and a rotatable relative to the stator rotor, wherein the rotor drives or forms a drive shaft of the electric motor, can be tapped via the mechanical drive power to the electric motor. Electric motors are differentiated into DC electric motors, short DC motors, and AC electric motors, short AC motors. Furthermore, internal rotors in which the rotor is arranged concentrically in the stator, and external rotors, in which the stator is arranged concentrically in the rotor, are distinguished from one another. Finally, contactless commutated electric motors are distinguished from contact-commutated electric motors. A contact commutation takes place via a physical or mechanical contact by means of at least one contact element, which for this purpose bears directly against a grinding contour and thereby generates an electrical connection. The contact element may also be referred to as a "brush". As a rule, such a contact element has a contact body made of carbon. In contrast, a contactless commutation takes place electronically, that is via a corresponding electronics or electrical circuit. The commutation is needed to generate corresponding rotating magnetic fields with rotating rotor to drive the rotor. For this purpose, provided on the rotor or on the stator electric coils must be switched or turned with respect to their electrical polarity. For this purpose, a commutator is used, which can also be referred to as a collector or commutator.

Aus der DE 66 01 184 U1 ist ein Elektromotor bekannt, der einen stationären Stator und einen um eine Rotationsachse drehbar angeordneten Rotor aufweist, wobei eine Spulenanordnung vorgesehen ist, die zumindest eine am Rotor angeordnete elektrische Spule aufweist. Des Weiteren ist der bekannte Elektromotor mit einer Kommutatorscheibe ausgestattet, die drehfest mit dem Rotor verbunden ist und die mehrere axial kontaktierbare Kontaktzonen aufweist, wobei eine Kontaktelementanordnung vorgesehen ist, die stationär angeordnet ist und die mehrere Kontaktelemente aufweist, die jeweils die Kommutatorscheibe im Bereich der jeweiligen Kontaktzone axial kontaktieren. Beim bekannten Elektromotor sind drei kreissegmentförmige Kontaktzonen vorgesehen, die in der Umfangsrichtung durch Schlitze voneinander getrennt sind. Ferner sind beim bekannten Elektromotor die einzelnen Kontaktzonen jeweils mit einer der rotorseitig angeordneten Spulen elektrisch verbunden. Die Stromversorgung der Spulen erfolgt über die Kontaktelemente, wobei für den Pluspol und für den Minuspol jeweils zwei Kontaktelemente vorgesehen sind.From the DE 66 01 184 U1 An electric motor is known, which has a stationary stator and a rotor arranged rotatably about a rotation axis, wherein a coil arrangement is provided which has at least one electrical coil arranged on the rotor. Furthermore, the known electric motor is equipped with a commutator disc which is rotatably connected to the rotor and which has a plurality of axially contactable contact zones, wherein a contact element arrangement is provided, which is arranged stationary and which has a plurality of contact elements, each of the commutator in the region of the respective Contact the contact zone axially. In the known electric motor three circular segment-shaped contact zones are provided, which are separated from each other in the circumferential direction by slots. Furthermore, in the known electric motor, the individual contact zones are each electrically connected to one of the coils arranged on the rotor side. The power supply of the coils via the contact elements, wherein two contact elements are provided for the positive pole and the negative pole.

Ein weiterer Elektromotor mit Kommutatorscheibe ist aus der DE 26 55 249 A1 bekannt, wobei auch hier den rotorseitig angeordneten Spulen zugeordnete, ringsegmentförmige Kontaktzonen vorgesehen sind, während zwei Kontaktelemente mit den Kontaktzonen zusammenwirken, um diese mit einem Pluspol-Anschluss bzw. mit einem Minuspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch zu verbinden.Another electric motor with commutator is from the DE 26 55 249 A1 known, wherein also the rotor side arranged coils associated, ring-segment-shaped contact zones are provided, while two contact elements cooperate with the contact zones to electrically connect them with a positive terminal or with a negative terminal of the electric motor.

Elektromotoren kommen in nahezu allen Gebieten der Technik zum Einsatz. Insbesondere kommen Elektromotoren auch bei Fahrzeugen zum Einsatz, um bewegliche Stellglieder zu verstellen. Beispielsweise und ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei hier genannt eine Drosselvorrichtung mit einer Drosselklappe als Stellglied, die mit Hilfe eines Elektromotors verstellbar ist, um in einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine die Drosselung des Frischluftstroms einzustellen. Ferner sind Klappenvorrichtungen denkbar, bei denen zumindest eine Klappe mit Hilfe eines Elektromotors verstellbar ist, beispielsweise, um die Zuströmung von Frischluft in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zu beeinflussen. Des Weiteren können Elektromotoren bei einer Turbine einer Ladeeinrichtung, vorzugsweise bei einem Abgasturbolader, zum Einsatz kommen, beispielsweise um ein Wastegate-Ventil oder um eine variable Turbinengeometrie zu betätigen.Electric motors are used in almost all areas of technology. In particular, electric motors are also used in vehicles to adjust moving actuators. For example, and without restricting the general public is here called a throttle device with a throttle valve as an actuator, which is adjustable by means of an electric motor to adjust the throttling of the fresh air flow in a fresh air system of an internal combustion engine. Furthermore, flap devices are conceivable in which at least one flap with the aid of an electric motor is adjustable, for example, to influence the inflow of fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, electric motors can be used in a turbine of a charging device, preferably in an exhaust-gas turbocharger, for example in order to actuate a wastegate valve or to control a variable turbine geometry.

Insbesondere bei Fahrzeuganwendungen kann der jeweilige Elektromotor einer vergleichsweise großen thermischen Belastung ausgesetzt sein, wodurch sich die Dauerhaltbarkeit bzw. die erwartete Lebensdauer des jeweiligen Elektromotors reduziert.In particular, in vehicle applications, the respective electric motor may be exposed to a comparatively large thermal load, which reduces the durability or the expected life of the respective electric motor.

Eine erhöhte thermische Belastung ergibt sich insbesondere auch bei solchen Anwendungen, bei denen der Elektromotor ein Stellglied gegen eine Rückstellkraft halten muss, so dass in der jeweiligen Spulenanordnung die gesamte elektrische Leistung in Wärme umgewandelt wird, die bei einer warmen oder heißen Umgebung nicht oder nur schlecht abgeführt werden kann.An increased thermal load results in particular in those applications in which the electric motor has to hold an actuator against a restoring force, so that in the respective coil assembly, the entire electrical power is converted into heat, which is not or only bad in a warm or hot environment can be dissipated.

Zur Realisierung hoher Stellkräfte bzw. Drehmomente kann es zweckmäßig sein, den Elektromotor mit mehreren elektrischen Spulen auszustatten. Die Kommutierung kann dabei vergleichsweise aufwendig und bauraumintensiv ausfallen.To realize high actuating forces or torques, it may be expedient to equip the electric motor with a plurality of electrical coils. The commutation can be comparatively complicated and space-consuming.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Elektromotor der eingangs genannten Art bzw. für ein damit ausgestattetes Fahrzeugbauteil eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau und/oder durch eine kompakte Bauform auszeichnet. Des Weiteren ist eine erhöhte Lebensdauer des Elektromotors angestrebt.The present invention is concerned with the problem for an electric motor of initially mentioned type or for a vehicle component equipped therewith to provide an improved embodiment, which is characterized in particular by a simplified structure and / or by a compact design. Furthermore, an increased service life of the electric motor is desired.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kontaktzonen jeweils ringförmig auszugestalten und mit separaten Kontaktelementen zu kontaktieren. Dabei ist eine der Kontaktzonen als ringförmige Pluspol-Zone ausgestaltet, während das zugeordnete Kontaktelement als Pluspol-Kontakt ausgestaltet ist, der mit einem Pluspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch verbunden ist. Somit kann die Pluspol-Zone der Kommutatorscheibe von extern, nämlich über den Pluspol-Kontakt mit einem positiven elektrischen Potential des Pluspol-Anschlusses beaufschlagt werden. Ferner ist eine der Kontaktzonen als ringförmige Minuspol-Zone ausgestaltet, während das zugehörige Kontaktelement als Minuspol-Kontakt ausgestaltet ist, der mit einem Minuspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise ist somit auf der Kommutatorscheibe eine Minuspol-Zone ausgebildet, die von extern, nämlich über den Minuspol-Kontakt mit einem negativen Potential des Minuspol-Anschlusses beaufschlagt werden kann. Des Weiteren ist für jede Spule des Elektromotors eine der Kontaktzonen als ringförmige Steuerzone ausgestaltet, die in der Umfangsrichtung in Pluspol-Segmente und Minuspol-Segmente unterteilt ist. Die Pluspol-Segmente sind dabei mit der Pluspol-Zone elektrisch verbunden, während die Minuspol-Segmente mit der Minuspol-Zone elektrisch verbunden sind. Das der jeweiligen Steuerzone zugeordnete Kontaktelement ist als Spulenkontakt ausgestaltet, der mit der jeweiligen Spule elektrisch verbunden ist. Bei rotierender Kommutatorscheibe überfährt der Spulenkontakt somit abwechselnd Pluspol-Segmente und Minuspol-Segmente, wodurch die Kommutierung der Spulen erfolgt. Von entscheidendem Vorteil ist hierbei, dass die Versorgung der Pluspol-Segmente und der Minuspol-Segmente der jeweiligen Steuerzone mit positivem bzw. negativem elektrischen Potential innerhalb der Kommutatorscheibe erfolgt, so dass über die stationären Kontaktelemente der Minuspol-Anschluss, der Pluspol-Anschluss und auch die Spulen ebenfalls stationär, also statorseitig, angeordnet werden können. Hierdurch vereinfacht sich zum einen der Aufbau des Elektromotors bzw. der Kontaktkommuntierung. Gleichzeitig ergibt sich eine besonders einfache Ansteuerung bzw. Kommutierung der einzelnen Spulen. Durch die Möglichkeit, die Spulen stationär bzw. statorseitig anzuordnen, kann auch das Wärmemanagement des Elektromotors verbessert werden, da es insbesondere möglich ist, Wärme vom Stator besser abzuführen.The invention is based on the general idea of designing the contact zones in each case annular and to contact with separate contact elements. In this case, one of the contact zones is designed as an annular positive pole zone, while the associated contact element is designed as a positive pole contact, which is electrically connected to a positive terminal of the electric motor. Thus, the positive pole zone of the commutator can be acted upon externally, namely via the positive pole contact with a positive electric potential of the positive pole terminal. Further, one of the contact zones is designed as an annular negative pole zone, while the associated contact element is designed as a negative pole contact, which is electrically connected to a negative terminal of the electric motor. In this way, a negative pole zone is thus formed on the commutator, which can be acted upon externally, namely via the negative pole contact with a negative potential of the negative pole terminal. Furthermore, for each coil of the electric motor, one of the contact zones is designed as an annular control zone which is divided in the circumferential direction into positive pole segments and negative pole segments. The positive pole segments are electrically connected to the positive pole zone, while the negative pole segments are electrically connected to the negative pole zone. The contact element assigned to the respective control zone is designed as a coil contact which is electrically connected to the respective coil. With a rotating commutator disk, the coil contact thus alternately passes over positive-pole segments and negative-pole segments, whereby the commutation of the coils takes place. Of decisive advantage in this case is that the supply of the positive pole segments and the negative pole segments of the respective control zone with positive or negative electrical potential within the commutator, so that on the stationary contact elements of the negative terminal, the positive terminal and also The coils also stationary, so the stator, can be arranged. This simplifies on the one hand the structure of the electric motor or the contact commutation. At the same time results in a particularly simple control or commutation of the individual coils. The possibility of arranging the coils stationary or stator, the heat management of the electric motor can be improved, since it is particularly possible to dissipate heat from the stator better.

Die jeweilige Spule des Elektromotors kann statorseitig eine einzige Wicklung oder aber zwei oder mehr Wicklungen umfassen, die dann zweckmäßig in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.The respective coil of the electric motor may comprise a single stator winding or two or more windings, which are then arranged distributed expedient in the circumferential direction.

Die stationären Kontaktelemente, die insbesondere am Stator befestigt sind, können axial vorgespannt an der jeweiligen Kontaktzone zur Anlage kommen. Hierzu können die Kontaktelemente insgesamt als Federelemente konzipiert sein oder mit Hilfe von Federelementen axial angetrieben sein. Die Kontaktelemente können in üblicher Weise Bürsten oder sonstige Schleifkörper, insbesondere Kohlenstoffkörper, aufweisen, um eine möglichst reibungsarme elektrische Kontaktierung mit den mobilen bzw. rotierenden Kontaktzonen zu erzeugen.The stationary contact elements, which are fastened in particular to the stator, can come into contact with the contact zone in an axially prestressed manner. For this purpose, the contact elements may be designed as a whole spring elements or driven axially by means of spring elements. The contact elements may in the usual way brushes or other abrasive, in particular carbon body, have to generate as low-friction electrical contact with the mobile or rotating contact zones.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die ringförmigen Kontaktzonen konzentrisch zur Rotationsachse auf verschiedenen Radien angeordnet sein. Insbesondere sind die Kontaktzonen in der Umfangsrichtung vollständig umlaufend, also geschlossen ringförmig ausgestaltet. Dies gilt zumindest für die Pluspol-Zone und für die Minuspol-Zone. Bei der jeweiligen Steuerzone können die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmente durch Unterbrechungen elektrisch gegeneinander isoliert sein. Durch die Verwendung unterschiedlicher Radien vereinfacht sich die Anordnung der Kontaktelemente.According to an advantageous embodiment, the annular contact zones may be arranged concentrically to the axis of rotation at different radii. In particular, the contact zones in the circumferential direction are completely encircling, that is to say they have a closed ring shape. This applies at least to the positive pole zone and the negative pole zone. In the respective control zone, the successive segments in the circumferential direction can be electrically isolated from one another by interruptions. The use of different radii simplifies the arrangement of the contact elements.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können – wie vorstehend angedeutet – in der jeweiligen Steuerzone die Pluspol-Segmente und die Minuspol-Segmente relativ zueinander elektrisch isoliert sein. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kurzschluss innerhalb der Kommutatorscheibe verhindert. Die dabei entstehenden Isolationssegmente können zweckmäßig durch Unterbrechungen einer ringförmigen, elektrisch leitenden Zone ausgebildet sein, die durch die Unterbrechungen segmentiert wird und so die Pluspol-Segmente und Minuspol-Segmente bildet.In another advantageous embodiment, as indicated above, in the respective control zone, the positive pole segments and the negative pole segments may be electrically insulated relative to each other. In this way, an electrical short circuit is prevented within the commutator. The resulting insulation segments may be suitably formed by interruptions of an annular, electrically conductive zone, which is segmented by the interruptions and thus forms the positive pole segments and negative pole segments.

Bevorzugt eine eine Ausführungsform, bei der je Spule eine solche Steuerzone vorgesehen ist, so dass jeder Spulenkontakt jeweils nur mit einer einzigen Steuerzone zusammenwirkt. Hierdurch vereinfacht sich die Montage und Justierung der hier vorgestellten Kontaktkommutierung. Insbesondere lässt sich eine die einzelnen Kontaktelemente aufweisende Kontaktiereinheit einfacher realisieren, die einheitlich montierbar ist. Herstellungstoleranzen lassen sich dadurch besser beherrschen.Preferably, an embodiment in which each coil such a control zone is provided so that each coil contact cooperates only with a single control zone. This simplifies the assembly and adjustment of the here presented Kontaktkommutierung. In particular, a contacting unit having the individual contact elements can be realized more easily, which can be mounted in a uniform manner. This allows better control of manufacturing tolerances.

Alternativ ist dagegen grundsätzlich auch eine Ausführungsform denkbar, bei der zumindest eine solche Steuerzone wenigstens zwei Spulen zugeordnet ist, so dass zumindest zwei solche Spulenkontakte mit derselben Steuerzone zusammenwirken. Hierdurch steht für die Positionierung der Spulenkontakte mehr Freiheit zur Verfügung. Alternatively, in contrast, an embodiment is conceivable, in which at least one such control zone is assigned at least two coils, so that at least two such coil contacts interact with the same control zone. As a result, more freedom is available for the positioning of the coil contacts.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe für jedes Pluspol-Segment und für jedes Minuspol-Segment einen Verbindungssteg aufweisen, der das jeweilige Pluspol-Segment mit der Pluspol-Zone oder mit einem anderen Pluspol-Segment einer anderen Steuerzone elektrisch verbindet bzw. der das jeweilige Minuspol-Segment mit der Minuspol-Zone oder mit einem anderen Minuspol-Segment einer anderen Steuerzone elektrisch verbindet. Somit lassen sich die elektrischen Verbindungen einerseits zwischen den Pluspol-Segmenten untereinander bzw. zwischen den Pluspol-Segmenten und der Pluspol-Zone sowie andererseits zwischen den Minuspol-Segmenten untereinander bzw. zwischen den Minuspol-Segmenten und der Minuspol-Zone innerhalb der Kommutatorscheibe realisieren. Auch die Verbindungsstege können wie die Kontaktzonen auf einem Substratkörper durch Abtragung einer elektrisch leitenden Schicht bzw. durch Aufbringen einer elektrischen Beschichtung hergestellt werden.According to another advantageous embodiment, the commutator disk for each positive pole segment and for each negative pole segment may have a connecting web which electrically connects the respective positive pole segment with the positive pole zone or with another positive pole segment of another control zone or the electrically connects respective negative pole segment with the negative pole zone or with another negative pole segment of another control zone. Thus, on the one hand, the electrical connections between the positive pole segments with each other or between the plus pole segments and the positive pole zone and between the negative pole segments with one another or between the negative pole segments and the minus pole zone within the commutator disc can be realized. Like the contact zones, the connecting webs can also be produced on a substrate body by removing an electrically conductive layer or by applying an electrical coating.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe einen Substratkörper, insbesondere nach Art einer elektrischen Platine, aufweisen, auf dem die Kontaktzonen und/oder die vorstehend genannten Verbindungsstege durch Abtragung einer elektrisch leitenden Schicht ausgebildet sind. Das Abtragen der elektrisch leitenden Schicht oder Beschichtung kann beispielsweise durch Ätzen, Fräsen, Lasern oder dergleichen erfolgen. Ebenso ist denkbar, die Kontaktzonen auf dem Substratkörper durch ein Siebdruckverfahren oder dergleichen aufzubringen.According to an advantageous embodiment, the commutator can have a substrate body, in particular in the manner of an electrical circuit board, on which the contact zones and / or the above-mentioned connecting webs are formed by ablation of an electrically conductive layer. The removal of the electrically conductive layer or coating can be done for example by etching, milling, laser or the like. It is also conceivable to apply the contact zones on the substrate body by a screen printing method or the like.

Die Kommutatorscheibe erstreckt sich im Wesentlichen eben und senkrecht zur Rotationsachse, so dass sie axial eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist.The commutator disk extends substantially flat and perpendicular to the axis of rotation, so that it has a front side and a rear side axially.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können nun alle Kontaktzonen an der Vorderseite oder an der Rückseite der Kommuntatorscheibe angeordnet sein. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung der Kommutatorscheibe. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite jeweils wenigstens eine Kontaktzone ausgebildet ist. Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die wenigstens eine Steuerzone bzw. alle Steuerzonen auf der Vorderseite angeordnet ist bzw. sind, während die Minuspol-Zone und die Pluspol-Zone auf der Rückseite angeordnet sind. Hierdurch kann sich die elektrische Kontaktierung der Minuspol-Segmente mit der Minuspol-Zone einerseits und der Pluspol-Segmente mit der Pluspol-Zone andererseits vereinfachen.According to an advantageous embodiment, all contact zones can now be arranged on the front or on the back of the Kommuntatorscheibe. This simplifies the production of the commutator. Alternatively, it may be provided that at least one contact zone is formed both on the front side and on the rear side. Advantageous is an embodiment in which the at least one control zone or all control zones are or are arranged on the front side, while the negative pole zone and the positive pole zone are arranged on the rear side. As a result, the electrical contacting of the negative pole segments with the negative pole zone on the one hand and the positive pole segments with the positive pole zone on the other hand can be simplified.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können alle Kontaktelemente nebeneinander bezüglich der Rotationsachse auf derselben Seite angeordnet sein. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Kontaktiereinheit realisieren, in der alle Kontaktelemente nebeneinander angeordnet sind und die sich als Einheit an der Kommutatorscheibe anordnen lässt.According to another embodiment, all the contact elements may be arranged side by side with respect to the axis of rotation on the same side. This makes it possible in particular to realize a contacting unit in which all contact elements are arranged next to one another and which can be arranged as a unit on the commutator disk.

Alternativ ist es ebenso möglich, den jeweiligen Spulenkontakt bezüglich der Rotationsachse dem Minuspol-Kontakt und dem Pluspol-Kontakt gegenüberliegend anzuordnen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die axialen Vorspannungen, mit der die einzelnen Kontaktelemente an der Kommutatorscheibe anliegen, gegenseitig weitgehend aufzuheben, um eine Momenteinleitung in die Kommutatorscheibe zu reduzieren.Alternatively, it is also possible to arrange the respective coil contact with respect to the rotation axis opposite to the negative pole contact and the positive pole contact. In this way, it is possible, in particular, to substantially cancel each other out of the axial preloads, with which the individual contact elements rest against the commutator disk, in order to reduce torque introduction into the commutator disk.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe mit ihrer Rückseite an einer axialen Stirnseite des Rotors angeordnet sein, während dann alle Kontaktzonen an der Vorderseite der Kommutatorscheibe vorgesehen sind. Durch diese Integration der Kommutatorscheibe in den Rotor ergibt sich eine extrem kompakte Bauform, die außerdem vergleichsweise einfach realisierbar ist.In another advantageous embodiment, the commutator can be arranged with its rear side on an axial end side of the rotor, while then all the contact zones are provided on the front of the commutator. This integration of the commutator in the rotor results in an extremely compact design, which is also relatively easy to implement.

Alternativ dazu ist es ebenso möglich, die Kommutatorscheibe an einer Rotorwelle des Rotors axial freistehend anzuordnen. Hierdurch wird die axiale Positionierung der Kontaktkommutation weitgehend unabhängig vom übrigen Rotor, was insbesondere die Anordnung der Kontaktelemente vereinfachen kann.Alternatively, it is also possible to arrange the commutator disc axially free-standing on a rotor shaft of the rotor. As a result, the axial positioning of the contact commutation is largely independent of the rest of the rotor, which in particular can simplify the arrangement of the contact elements.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Stator als außenliegender Außenstator ausgestaltet, während der Rotor als innenliegender Innenrotor ausgestaltet ist. Durch diese Maßnahme baut insbesondere die Kommutatorscheibe und somit die gesamte Kontaktkommutation vergleichsweise klein, was eine kompakte Bauform unterstützt.According to a particularly advantageous embodiment, the stator is designed as an external external stator, while the rotor is designed as an internal internal rotor. By this measure, in particular, the commutator and thus the entire contact commutation builds comparatively small, which supports a compact design.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der Elektromotor mit einer Magnetanordnung ausgestattet, die zumindest einen am Rotor oder am Stator angeordneten Permanentmagneten aufweist. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher zumindest ein Permanentmagnet am Rotor, vorzugsweise am Innenrotor, angeordnet ist, während zumindest eine Spule am Stator, vorzugsweise am Außenstator, angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine Konfiguration, bei der die Spulen außenliegend angeordnet sind, nämlich am Außenstator, wodurch darin entstehende Wärme besonders einfach abgeführt werden kann. Vereinfacht wird diese Anordnung außenliegender Spulen durch die hier vorgestellten Steuerzonen sowie die Pluspol-Zone und die Minuspol-Zone an der Kommutatorscheibe, da alle Anschlüsse über die Kontaktelemente nach außen, also zum Stator versetzt werden können.According to another advantageous embodiment, the electric motor is equipped with a magnet arrangement which has at least one permanent magnet arranged on the rotor or on the stator. An embodiment is preferred in which at least one permanent magnet is arranged on the rotor, preferably on the inner rotor, while at least one coil is arranged on the stator, preferably on the outer stator. This results in a configuration in which the coils are arranged outboard, namely on the outer stator, whereby heat generated therein can be removed particularly easily. This arrangement of external coils is simplified by the control zones presented here, as well as the positive pole zone and the negative pole zone on the commutator disk, since all connections can be offset via the contact elements to the outside, that is to the stator.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugbauteil charakterisiert sich durch wenigstens ein Stellglied sowie einen Elektromotor der vorstehend beschriebenen Art, der mit dem jeweiligen Stellglied antriebsverbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich beim Fahrzeugbauteil um eine Drosseleinrichtung einer Frischluftanlage oder um eine Klappeneinrichtung einer Frischluftanlage. Ebenso kann es sich beim Fahrzeugbauteil um eine Turbine bzw. um einen Abgasturbolader handeln, wobei das jeweilige Stellglied dann eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate-Ventil sein kann. Auch ist denkbar, ein Abgasrückführventil mithilfe eines derartigen Elektromotors zu betätigen, um eine Abgasrückführrate einzustellen.An inventive vehicle component is characterized by at least one actuator and an electric motor of the type described above, which is drivingly connected to the respective actuator. The vehicle component is preferably a throttle device of a fresh air system or a flap device of a fresh air system. Likewise, the vehicle component may be a turbine or an exhaust gas turbocharger, wherein the respective actuator may then be a variable turbine geometry or a wastegate valve. It is also conceivable to actuate an exhaust gas recirculation valve by means of such an electric motor in order to set an exhaust gas recirculation rate.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Fahrzeugbauteilen, 1 a greatly simplified schematic diagram of an internal combustion engine with several vehicle components,

2 einen stark vereinfachten Querschnitt eines Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, 2 a highly simplified cross section of an electric motor according to a preferred embodiment,

3 eine stark vereinfachte Axialansicht einer Kommutatorscheibe des Elektromotors, 3 a greatly simplified axial view of a commutator disk of the electric motor,

4 bis 6 jeweils einen stark vereinfachten Axialschnitt des Elektromotors im Bereich der Kommutatorscheibe, bei verschiedenen Ausführungsformen, 4 to 6 in each case a greatly simplified axial section of the electric motor in the region of the commutator disk, in various embodiments,

7 ein Kommutierungsschema des Elektromotors. 7 a commutation scheme of the electric motor.

Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 2 mit mehreren Brennräumen 3, eine Frischluftanlage 4 zur Versorgung der Brennräume 3 mit Frischluft und eine Abgasanlage 5 zum Abführen von Abgas von den Brennräumen 3. Am Motorblock 2 kann eine Klappenvorrichtung 6 angeordnet sein. Die einzelnen Klappen 7 sind Stellglieder, die mit Hilfe eines Elektromotors 8 betätigt bzw. verstellt werden können. Die Frischluftanlage 4 enthält im Beispiel außerdem eine Drosselvorrichtung 9, deren Drosselklappe 10 mit Hilfe eines weiteren Elektromotors 8 verstellt werden kann.Corresponding 1 includes an internal combustion engine 1 , which is preferably arranged in a vehicle, an engine block 2 with several combustion chambers 3 , a fresh air system 4 to supply the combustion chambers 3 with fresh air and an exhaust system 5 for removing exhaust gas from the combustion chambers 3 , At the engine block 2 can be a flap device 6 be arranged. The individual flaps 7 are actuators that use an electric motor 8th can be operated or adjusted. The fresh air system 4 In the example also includes a throttle device 9 whose throttle 10 with the help of another electric motor 8th can be adjusted.

Die Brennkraftmaschine 1 ist hier außerdem als aufgeladene Brennkraftmaschine 1 konzipiert. Im vorliegenden Fall ist die Brennkraftmaschine 1 hierzu mit einem Abgasturbolader 11 ausgestattet, der einen in die Frischluftanlage 4 eingebundenen Verdichter 12 und eine in die Abgasanlage 5 eingebundene Turbine 13 umfasst, die über eine gemeinsame Antriebswelle 14 miteinander verbunden sind. Die Turbine 13 kann mit einer variablen Turbinengeometrie 15 ausgestattet sein, mit deren Hilfe eine Anströmrichtung und eine Anströmgeschwindigkeit des Abgases bezüglich eines hier nicht dargestellten Turbinenrads der Turbine 13 verändert werden kann. Zum Betätigen der variablen Turbinengeometrie 15 kann wieder ein Elektromotor 8 vorgesehen sein. Die Turbine 13 ist hier außerdem mit einem Wastegate-Ventil 16 ausgestattet, mit dessen Hilfe ein Bypass 17 zur Umgehung des Turbinenrads gesteuert werden kann. Zur Betätigung des Wastegate-Ventils 16 kann wieder ein Elektromotor 8 vorgesehen sein. Üblicherweise kommen eine variable Turbinengeometrie 15 und ein Wastegate-Ventil 16 nur alternativ zur Anwendung; denkbar ist grundsätzlich jedoch auch eine kummulative Anwendung.The internal combustion engine 1 is here as well as a supercharged internal combustion engine 1 designed. In the present case, the internal combustion engine 1 for this purpose with an exhaust gas turbocharger 11 equipped, one in the fresh air system 4 integrated compressor 12 and one in the exhaust system 5 integrated turbine 13 Includes, via a common drive shaft 14 connected to each other. The turbine 13 can with a variable turbine geometry 15 be equipped with their help a flow direction and a flow velocity of the exhaust gas with respect to a turbine wheel, not shown here of the turbine 13 can be changed. For actuating the variable turbine geometry 15 can be an electric motor again 8th be provided. The turbine 13 is here also with a wastegate valve 16 equipped with the help of a bypass 17 can be controlled to bypass the turbine wheel. To operate the wastegate valve 16 can be an electric motor again 8th be provided. Usually come a variable turbine geometry 15 and a wastegate valve 16 only as an alternative to use; In principle, however, a cumulative application is also conceivable.

Gemäß 2 kann der Elektromotor 8 als Innenläufer ausgestaltet sein und dementsprechend einen außenliegenden Stator 18 und einen innenliegenden Rotor 19 aufweisen. Der Rotor 19 ist relativ zum Stator 18 um eine Rotationsachse R drehbar gelagert und ist mit einer fest daran angeordneten Magnetanordnung 20 versehen, die zumindest einen Permanentmagneten 21 umfasst. Der Stator 18 ist mit einer Spulenanordnung 22 ausgestattet, die zumindest eine elektrische Spule 23 umfasst. Bevorzugt handelt es sich beim Elektromotor 8 um einen Gleichstrommotor. Im Beispiel der 2 bis 7 umfasst die Spulenanordnung 22 insgesamt drei elektrische Spulen 23, die im Einzelnen auch mit L₁, L₂ und L₃ bezeichnet werden. Im Beispiel der 2 ist jede Spule L₁, L₂, L₃ durch zwei Wicklungen 24 gebildet, die auf geeignete Weise über eine entsprechende Verbindungsleitung 25 miteinander verbunden sind.According to 2 can the electric motor 8th be configured as an inner rotor and accordingly an external stator 18 and an inner rotor 19 exhibit. The rotor 19 is relative to the stator 18 is mounted rotatably about a rotation axis R and is provided with a magnet arrangement fixedly arranged thereon 20 provided, the at least one permanent magnet 21 includes. The stator 18 is with a coil arrangement 22 equipped with at least one electric coil 23 includes. Preferably, it is the electric motor 8th around a DC motor. In the example of 2 to 7 includes the coil assembly 22 a total of three electric coils 23 , which are also designated L ₁ , L ₂ and L ₃ in detail. In the example of 2 is each coil L ₁ , L ₂ , L ₃ through two windings 24 formed in an appropriate manner via an appropriate connecting line 25 connected to each other.

Zur Kommutierung der Spulen 23 ist der hier vorgestellte Elektromotor 8 mit einer in den 3 bis 6 dargestellten Kommutatorscheibe 26 ausgestattet. Die Kommutatorscheibe 26 ist mit dem Rotor 19 drehfest verbunden, so dass sie im Betrieb des Elektromotors 8 ebenfalls um die Rotationsachse R rotiert. Die Kommutatorscheibe 26 ist zweckmäßig eben und flach ausgestaltet, wobei sie sich senkrecht zur Rotationsachse R erstreckt.For commutation of the coils 23 is the electric motor presented here 8th with one in the 3 to 6 shown commutator 26 fitted. The commutator disk 26 is with the rotor 19 rotatably connected, so that they are in operation of the electric motor 8th also rotated about the rotation axis R. The commutator disk 26 is expedient flat and flat, wherein it extends perpendicular to the axis of rotation R.

Entsprechend den 3 bis 6 weist die Kommutatorscheibe 26 mehrere Kontaktzonen 27 auf, die axial kontaktierbar sind. Die Kontaktzonen 27 sind dabei mit Hilfe eines elektrisch leitenden Materials gebildet. Um die Kontaktzonen 27 elektrisch kontaktieren zu können, ist gemäß 3 eine Kontaktelementanordnung 28 vorgesehen, die stationär, vorzugsweise am Stator 18, angeordnet ist und die mehrere Kontaktelemente 29 aufweist. Die Kontaktelemente 29 sind dabei so angeordnet, dass sie die Kommutatorscheibe 26 jeweils im Bereich der Kontaktzonen 27 axial kontaktieren. Dabei ist im Beispiel für jede Kontaktzone 27 genau ein Kontaktelement 29 vorgesehen, so dass jeder Kontaktzone 27 genau ein Kontaktelement 29 zugeordnet ist, das ausschließlich die zugehörige Kontaktzone 27 kontaktiert, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Denkbar ist grundsätzlich auch eine Ausführungsform, bei der mehrere Kontaktelemente mit derselben Kontaktzone 27 zusammenwirken.According to the 3 to 6 has the commutator disk 26 several contact zones 27 on, which are axially contactable. The contact zones 27 are formed by means of an electrically conductive material. To the contact zones 27 to be able to contact electrically is according to 3 a contact element arrangement 28 provided, the stationary, preferably on the stator 18 , is arranged and the multiple contact elements 29 having. The contact elements 29 are arranged so that they the commutator 26 each in the area of the contact zones 27 contact axially. Here, in the example, for each contact zone 27 exactly one contact element 29 provided so that each contact zone 27 exactly one contact element 29 which is associated exclusively with the associated contact zone 27 contacted to make an electrical connection. Also conceivable is an embodiment in which a plurality of contact elements with the same contact zone 27 interact.

Gemäß 3 sind die Kontaktzonen 27 jeweils als konzentrisch zur Rotationsachse R angeordnete Ringe ausgestaltet, die auf unterschiedlichen Radien bezüglich der Rotationsachse R liegen. Eine der Kontaktzonen 27, hier die radial am weitesten innenliegende Kontaktzone 27, ist als ringförmige Minuspol-Zone 30 ausgestaltet. Sie erstreckt sich in der Umfangsrichtung unterbrechungsfrei, die in 3 durch einen Doppelpfeil angedeutet und mit 33 bezeichnet ist. Das zugehörige Kontaktelement 29 ist als Minuspol-Kontakt 31 ausgestaltet, der mit einem Minuspol-Anschluss 32 des Elektromotors 8 elektrisch verbunden ist. Im Betrieb des Elektromotors 8 liegt somit an der Minuspol-Zone 30 ein negatives elektrisches Potential an. Eine andere Kontaktzone 27, hier die zur Minuspol-Zone 30 radial nach außen benachbarte Kontaktzone 27, ist als ringförmige Pluspol-Zone 32 ausgestaltet. Auch sie erstreckt sich in der Umfangsrichtung 33 unterbrechungsfrei. Das zur Pluspol-Zone 32 zugehörige Kontaktelement 29 ist als Pluspol-Kontakt 34 ausgestaltet und ist mit einem Pluspol-Anschluss 35 des Elektromotors 8 elektrisch verbunden. Im Betrieb des Elektromotors 8 liegt somit ein positives elektrisches Potential an der Pluspol-Zone 32 an. Die übrigen Kontaktzonen 27 sind jeweils als ringförmige Steuerzone 36 ausgestaltet, wobei im gezeigten bevorzugten Beispiel je Spule 23 eine separate Steuerzone 36 vorgesehen ist. Dementsprechend sind auch hier genau drei Steuerzonen 36 vorgesehen. Jeder Steuerzone 36 ist ein als Spulenkontakt 37 ausgestaltetes Kontaktelement 29 zugeordnet, wobei jeder Spulenkontakt 37 mit genau einer der Spulen 23 elektrisch verbunden ist, was in 3 durch die Bezeichnungen L₁, L₂ und L₃ angedeutet ist. So ist beispielsweise die radial nach außen zur Pluspol-Zone 32 benachbarte innere Steuerzone 36 der ersten Spule L₁ zugeordnet. Die radial dazu benachbarte mittlere Steuerzone 36 ist dann der zweiten Spule L₂ zugeordnet. Die außenliegende äußere Steuerzone 36 ist dann der dritten Spule L₃ zugeordnet.According to 3 are the contact zones 27 each configured as concentric with the axis of rotation R arranged rings which lie at different radii with respect to the axis of rotation R. One of the contact zones 27 , here the radially innermost contact zone 27 , is an annular negative pole zone 30 designed. It extends in the circumferential direction without interruption, the in 3 indicated by a double arrow and with 33 is designated. The associated contact element 29 is a minus pole contact 31 designed, with a negative pole connection 32 of the electric motor 8th electrically connected. During operation of the electric motor 8th is thus at the minus pole zone 30 a negative electrical potential. Another contact zone 27 , here to the minus pole zone 30 radially outward adjacent contact zone 27 , is an annular positive pole zone 32 designed. It also extends in the circumferential direction 33 interruption. The positive pole zone 32 associated contact element 29 is as positive pole contact 34 designed and equipped with a positive pole connection 35 of the electric motor 8th electrically connected. During operation of the electric motor 8th thus there is a positive electrical potential at the positive pole zone 32 at. The remaining contact zones 27 are each as an annular control zone 36 configured, wherein in the preferred example shown each coil 23 a separate control zone 36 is provided. Accordingly, here are exactly three control zones 36 intended. Each control zone 36 is a coil contact 37 designed contact element 29 associated with each coil contact 37 with exactly one of the coils 23 electrically connected, which is in 3 is indicated by the designations L ₁ , L ₂ and L ₃ . For example, the radially outward to the positive pole zone 32 adjacent inner control zone 36 associated with the first coil L ₁ . The radially adjacent thereto middle control zone 36 is then assigned to the second coil L ₂ . The outer outer control zone 36 is then assigned to the third coil L ₃ .

Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der weniger Steuerzonen 36 vorhanden sind als Spulenkontakte 37, so dass zwei oder mehr Spulenkontakte 37 dann mit ein und derselben Steuerzone 36 zusammenwirken, wobei die Abgriffstellen bzw. Kontaktstellen dann entsprechend in der Umfangsrichtung 33 zueinander versetzt sein müssen.Basically, an embodiment is possible with less control zones 36 exist as coil contacts 37 so that two or more coil contacts 37 then with one and the same control zone 36 cooperate, wherein the tapping points or contact points then in the circumferential direction accordingly 33 must be offset to each other.

Die jeweilige Steuerzone 36 ist in der Umfangsrichtung 33 segmentiert, derart, dass in der Umfangsrichtung 33 aufeinanderfolgende Pluspol-Segmente 38 und Minuspol-Segmente 39 vorgesehen sind. Die Pluspol-Segmente 38 stehen elektrisch mit der Pluspol-Zone 32 in Verbindung. Die Minuspol-Segmente 39 stehen elektrisch mit der Minuspol-Zone 30 in Verbindung. Innerhalb der jeweiligen Steuerzone 36 sind die Minuspol-Segmente 39 gegenüber den Pluspol-Segmenten 38 gegeneinander elektrisch isoliert. Derartige Isolationen können beispielsweise durch Unterbrechungen der jeweiligen Steuerzone 36 realisiert sein.The respective control zone 36 is in the circumferential direction 33 segmented, such that in the circumferential direction 33 successive positive pole segments 38 and negative pole segments 39 are provided. The positive pole segments 38 are electrically connected to the positive pole zone 32 in connection. The negative pole segments 39 are electrically connected to the negative pole zone 30 in connection. Within the respective control zone 36 are the negative pole segments 39 opposite the positive pole segments 38 electrically isolated from each other. Such isolations can be achieved, for example, by interruptions of the respective control zone 36 be realized.

Die Kommutatorscheibe 26 besitzt für jedes Pluspol-Segment 38 einen Pluspol-Verbindungssteg 40 und für jedes Minuspol-Segment 39 einen Minuspol-Verbindungssteg 41. Bei der radial innenliegenden Steuerzone 36, die der ersten Spule L₁ zugeordnet ist und in der Folge auch als erste Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol-Verbindungsstege 40 jeweils mit der Pluspol-Zone 32 elektrisch verbunden. Bei der mittleren Steuerzone 36, die der zweiten Spule L2 zugeordnet ist und im Folgenden auch als zweite Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol-Verbindungsstege 40 mit den Pluspol-Segmenten 38 der ersten Steuerzone 36 elektrisch verbunden und somit letztlich auch elektrisch mit der Pluspol-Zone 32 verbunden. Bei der außenliegenden Steuerzone 36, die der dritten Spule L₃ zugeordnet ist und im Folgenden auch als dritte Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol-Verbindungsstege 40 mit den Pluspol-Segmenten 38 der zweiten Steuerzone 36 elektrisch verbunden, wodurch sie letztlich auch mit der Pluspol-Zone 32 verbunden sind. Analog dazu sind die Minuspol-Segmente 39 der ersten Steuerzone 36 über die Minuspol-Verbindungsstege 41 mit der Minuspol-Zone 30 elektrisch verbunden. Die zugehörigen Minuspol-Verbindungsstege 41 sind in 3 dabei mit unterbrochenen Linien dargestellt, um anzudeuten, dass sich diese Minuspol-Verbindungsstege 41 auf einer vom Betrachter abgewandten Rückseite der Kommutatorscheibe 26 befinden. Alle übrigen Verbindungsstege 40, 41 befinden sich auf der dem Betrachter zugewandten Vorderseite der Kommutatorscheibe 26. Die rückseitige Minuspol-Verbindungsstege 41 können durch den Körper der Kommutatorscheibe 26 hindurch mit der Minuspol-Zone 30 bzw. mit dem jeweiligen Minuspol-Segment 39 elektrisch verbunden sein. Die Minuspol-Segmente 39 der zweiten Steuerzone 36 sind über die Minuspol-Verbindungsstege 41 mit den Minuspol-Segmenten 39 der ersten Steuerzone 36 elektrisch verbunden. Die Minuspol-Segmente 39 der dritten Steuerzone 36 sind über die Minuspol-Verbindungsstege 41 mit den Minuspol-Segmenten 39 der zweiten Steuerzone 36 elektrisch verbunden.The commutator disk 26 owns for each positive pole segment 38 a positive pole connecting bridge 40 and for every negative pole segment 39 a negative pole connecting bridge 41 , In the radially inner control zone 36 , which is associated with the first coil L ₁ and in the sequence as the first control zone 36 are designated, are the positive pole segments 38 via the positive pole connecting bridges 40 each with the positive pole zone 32 electrically connected. At the middle control zone 36 , which is associated with the second coil L2 and hereinafter also as a second control zone 36 are designated, are the positive pole segments 38 via the positive pole connecting bridges 40 with the positive pole segments 38 the first control zone 36 electrically connected and therefore ultimately electrically connected to the positive pole zone 32 connected. In the outer control zone 36 , which is associated with the third coil L ₃ and hereinafter also as a third control zone 36 are designated, are the positive pole segments 38 via the positive pole connecting bridges 40 With the positive pole segments 38 the second control zone 36 electrically connected, which ultimately also with the positive pole zone 32 are connected. Analogous to this are the negative pole segments 39 the first control zone 36 over the negative pole connecting bridges 41 with the negative pole zone 30 electrically connected. The associated negative pole connection webs 41 are in 3 shown with broken lines to indicate that these negative pole connecting webs 41 on a side facing away from the viewer back of the commutator 26 are located. All other connecting bridges 40 . 41 are located on the viewer facing the front of the commutator 26 , The rear negative pole connection webs 41 can pass through the body of the commutator disk 26 through to the negative pole zone 30 or with the respective negative pole segment 39 be electrically connected. The negative pole segments 39 the second control zone 36 are over the negative pole connecting bridges 41 with the negative pole segments 39 the first control zone 36 electrically connected. The negative pole segments 39 the third control zone 36 are over the negative pole connecting bridges 41 with the negative pole segments 39 the second control zone 36 electrically connected.

Die Kommutatorscheibe 26 kann beispielsweise nach Art einer elektrischen Platine einen Substratkörper aufweisen, auf den die Kontaktzonen 27 und die Verbindungsstege 40, 41 aufgedruckt sind oder die eine elektrisch leitfähige Beschichtung, z. B. aus Aluminium oder aus Kupfer, aufweist, so dass die Kontaktzonen 27 und die Verbindungsstege 40, 41 durch Abtragung, beispielsweise durch Ätzen, Fräsen, Lasern und dergleichen, ausgebildet sind. Somit lässt sich die hier vorgestellte Kommutatorscheibe 26 besonders preiswert in großen Stückzahlen herstellen.The commutator disk 26 For example, in the manner of an electrical circuit board may have a substrate body on which the contact zones 27 and the connecting webs 40 . 41 are printed or an electrically conductive coating, for. As aluminum or copper, so that the contact zones 27 and the connecting webs 40 . 41 by erosion, for example by etching, milling, lasers and the like, are formed. Thus, the commutator disc presented here can be used 26 especially inexpensive to produce in large quantities.

Wie sich insbesondere den 4 bis 6 entnehmen lässt, besitzt die Kommutatorscheibe 26 in der durch die Rotationsachse R definierten Axialrichtung eine Vorderseite 42 und eine Rückseite 43. Gemäß den Beispielen der 3 bis 5 kann es zweckmäßig sein, alle Kontaktzonen 27 an der Vorderseite 42 anzuordnen. Alternativ dazu ist es gemäß 6 auch möglich, sowohl an der Vorderseite 42 als auch an der Rückseite 43 derartige Kontaktzonen 27 anzuordnen. Die einzelnen Kontaktzonen 27 sind in den Schnittansichten der 4 bis 6 durch kurze Linien angedeutet. Die damit zusammenwirkenden Kontaktelemente 29 sind durch Dreieckssymbole angedeutet. Die Belegung der einzelnen Kontaktelemente 29 ist dabei durch L₁ bis L₃ für die einzelnen Spulen 23 und mit einem Plus-Symbol ”+” für den Pluspol-Anschluss 35 und mit einem Minus-Symbol ”–” für den Minuspol-Anschluss 32 angedeutet.How in particular the 4 to 6 has, has the commutator disk 26 in the axial direction defined by the rotation axis R, a front side 42 and a back 43 , According to the examples of 3 to 5 it may be appropriate to all contact zones 27 on the front side 42 to arrange. Alternatively, it is according to 6 also possible, both on the front 42 as well as at the back 43 such contact zones 27 to arrange. The individual contact zones 27 are in the sectional views of the 4 to 6 indicated by short lines. The cooperating contact elements 29 are indicated by triangular symbols. The assignment of the individual contact elements 29 is by L ₁ to L ₃ for the individual coils 23 and with a plus symbol "+" for the positive pole connection 35 and with a minus symbol "-" for the negative pole connection 32 indicated.

Sofern wie in 6 die Kontaktzonen 27 an der Kommutatorscheibe 26 beidseitig angeordnet sind, ist die hier gezeigte Ausführungsform bevorzugt, bei der die drei Steuerzonen 27 an der Vorderseite 42 angeordnet sind, während die Minuspol-Zone 30 und die Pluspol-Zone 32 an der Rückseite 43 angeordnet sind.If as in 6 the contact zones 27 at the commutator disk 26 are arranged on both sides, the embodiment shown here is preferred in which the three control zones 27 on the front side 42 are arranged while the negative pole zone 30 and the positive pole zone 32 at the back 43 are arranged.

Bei den Ausführungsformen der 3, 4 und 6 sind alle Kontaktelemente 29 auf derselben Seite bezüglich der Rotationsachse R nebeneinander angeordnet. In diesen Beispielen befinden sich die Kontaktelemente 29 jeweils oberhalb der Rotationsachse R. Im Unterschied dazu zeigt 5 eine Ausführungsform, bei welcher einige Kontaktelemente 29 oberhalb und einige Kontaktelemente 29 unterhalb der Rotationsachse R angeordnet sind. Zweckmäßig sind sie einander gegenüberliegend angeordnet, insbesondere einander diametral gegenüberliegend.In the embodiments of the 3 . 4 and 6 are all contact elements 29 on the same side with respect to the rotation axis R arranged side by side. In these examples are the contact elements 29 each above the axis of rotation R. In contrast, shows 5 an embodiment in which some contact elements 29 above and some contact elements 29 are arranged below the axis of rotation R. Suitably, they are arranged opposite each other, in particular diametrically opposite each other.

Bei der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform ist die Kommutatorscheibe 26 mit ihrer Rückseite 43 unmittelbar an einer axialen Stirnseite 44 des Rotors 19 angeordnet. Sämtliche Kontaktzonen 29 sind dann an der Vorderseite 42 angeordnet. Im Unterschied dazu zeigt 6 eine Ausführungsform, bei welcher die Kommutatorscheibe 26 an einer Rotorwelle 45 des Rotors 19 axial freistehend angeordnet ist.In the in the 4 and 5 the embodiment shown is the commutator 26 with her backside 43 directly on an axial end face 44 of the rotor 19 arranged. All contact zones 29 are then at the front 42 arranged. In contrast, shows 6 an embodiment in which the commutator disk 26 on a rotor shaft 45 of the rotor 19 is arranged axially free-standing.

Zur Erzielung der jeweils gewünschten Kommutierung sind die Pluspol-Segmente 38 und die Minuspol-Segmente 39 in den einzelnen Steuerzonen 36 in der Umfangsrichtung entsprechend dimensioniert, wobei die Segmente 38, 39 der radial benachbarten Steuerzonen 36 außerdem in der Umfangsrichtung 33 entsprechend zueinander versetzt angeordnet sind, derart, dass die Spulenkontakte 37 wie im Beispiel der 3 gezeigt an derselben Umfangsposition mit den Kontaktzonen 27 in Kontakt stehen. In 3 liegen diese Kontaktstellen auf einer Geraden, die durch die Rotationsachse R geht. Ebenso ist es möglich, die Kontaktstellen der Spulenkontakte 37 in der Umfangsrichtung 33 grundsätzlich beliebig zu verteilen; die Anordnung der Segmente 38, 39 der einzelnen Steuerzonen 36 ist dann entsprechend anzupassen. Insbesondere lassen sich die Spulenkontakte 37 auch gezielt so in der Umfangsrichtung 33 hinsichtlich ihrer Kontaktstellen verteilen, dass bei den Steuerzonen 36 einerseits die Pluspol-Segmente 38 und andererseits die Minuspol-Segmente 39 jeweils zueinander radial fluchten. Bei einer derartigen Anordnung ist es dann auch möglich, einer einzigen Steuerzone 36 zwei oder mehr Spulenkontakte 37 zuzuordnen, so dass sich die Anzahl der Steuerzonen entsprechend reduzieren lässt. Im Extremfall kann eine einzige Steuerzone 36 ausreichen, mit der dann alle Spulenkontakte 37 in der Umfangsrichtung 33 entsprechend verteilt in Kontakt stehen.To achieve the respective desired commutation are the positive pole segments 38 and the negative pole segments 39 in the individual tax zones 36 dimensioned according to the circumferential direction, wherein the segments 38 . 39 the radially adjacent control zones 36 also in the circumferential direction 33 are arranged offset according to each other, such that the coil contacts 37 as in the example of 3 shown at the same circumferential position with the contact zones 27 stay in contact. In 3 these contact points lie on a straight line passing through the axis of rotation R. It is also possible, the contact points of the coil contacts 37 in the circumferential direction 33 basically to distribute freely; the arrangement of the segments 38 . 39 the individual tax zones 36 should then be adjusted accordingly. In particular, the coil contacts can be 37 also specifically so in the circumferential direction 33 in terms of their contact points distribute that at the tax zones 36 on the one hand the positive pole segments 38 and on the other hand, the negative pole segments 39 respectively radially aligned with each other. With such an arrangement, it is then possible to have a single control zone 36 two or more coil contacts 37 assign, so that the number of control zones can be reduced accordingly. In extreme cases, a single control zone 36 sufficient, then with all the coil contacts 37 in the circumferential direction 33 be in contact with each other.

Das in 7 wiedergegebene Kommutierungsschema ergibt sich aus der jeweils gewünschten Kommutierung des Elektromotors 8. Im Kommutierungsschema sind gemäß 7 in einem oberen Abschnitt A Winkelbereiche für eine Rotation des Rotors 19 bzw. der Kommutatorscheibe 26 um die Rotationsachse R wiedergegeben. In einem mittleren Abschnitt B sind die einzelnen Steuerzonen 36 abgewickelt dargestellt. Die zugehörigen Pluspol-Segmente 38 enthalten ein Plus-Symbol ”+”. Die zugehörigen Minuspol-Segmente 39 enthalten ein Minus-Symbol ”–”. Erkennbar sind hier zwischen zwei benachbarten Segmenten 38, 39 unterschiedlicher Polarität Isolationsabschnitte 46 vorgesehen, um benachbarte Segmente 38, 39 unterschiedlicher Polarität bzw. unterschiedlichen elektrischen Potentials elektrisch gegeneinander zu isolieren. Ein Pfeil 47 deutet die stationäre Position der Kontaktelementanordnung 28 an. In der in 7 wiedergegebenen Momentaufnahme berührt der mit der ersten Spule L₁ verbundene erste Spulenkontakt 37 ein Pluspol-Segment 38. Der mit der zweiten Spule L₂ verbundene zweite Spulenkontakt 37 steht dagegen mit einem Isolator 46 in Kontakt. Der mit der dritten Spule L₃ verbundene dritte Spulenkontakt 37 ist schließlich mit einem Minuspol-Segment 39 kontaktiert. This in 7 reproduced commutation scheme results from the respective desired commutation of the electric motor 8th , In the commutation scheme are according to 7 in an upper portion A angular ranges for rotation of the rotor 19 or the commutator disk 26 reproduced around the rotation axis R. In a middle section B are the individual control zones 36 shown processed. The associated positive pole segments 38 contain a plus icon "+". The associated negative pole segments 39 contain a minus symbol "-". Recognizable here are between two adjacent segments 38 . 39 different polarity isolation sections 46 provided to adjacent segments 38 . 39 Insulate different polarity or different electrical potential electrically against each other. An arrow 47 indicates the stationary position of the contact element arrangement 28 at. In the in 7 reproduced snapshot touches the first coil connected to the first coil L ₁ contact 37 a positive pole segment 38 , The second coil contact connected to the second coil L ₂ 37 stands against it with an isolator 46 in contact. The third coil contact connected to the third coil L ₃ 37 is finally with a negative pole segment 39 contacted.

In einem unteren Abschnitt C ist die sich für die einzelnen Spulen L₁, L₂ und L₃ ergebende Kommutierung wiedergegeben. Erkennbar ergibt sich von 0° bis 360° der Drehbewegung der Kommutatorscheibe 26 ein innerhalb der Spulen L₁ bis L₃ rotierendes Magnetfeld. In der Momentaufnahme der 7 sind die Spulen L₁, L₂ und L₃ so kommutiert, dass die dritte Spule L₃ am Minus-Potential anliegt, während die erste Spule L₁ am Plus-Potential anliegt. Die zweite Spule L₂ ist ausgeschaltet.In a lower section C, the resulting for the individual coils L ₁ , L ₂ and L ₃ commutation is reproduced. Visible results from 0 ° to 360 ° of the rotational movement of the commutator 26 a magnetic field rotating within the coils L ₁ to L ₃ . In the snapshot of the 7 the coils L ₁ , L ₂ and L ₃ are commutated so that the third coil L ₃ is applied to the negative potential, while the first coil L ₁ is applied to the positive potential. The second coil L ₂ is switched off.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 6601184 U1 [0003]
DE 2655249 A1 [0004]

Claims

Electric motor, - with a stationary stator ( 18 ) and a rotatable about an axis of rotation (R) arranged rotor ( 19 ), - with a coil arrangement ( 22 ), at least one on the stator ( 18 ) or on the rotor ( 19 ) arranged electrical coil ( 23 ), - with a commutator disk ( 26 ), which rotatably with the rotor ( 19 ) and the plurality of axially contactable contact zones ( 27 ), - with a contact element arrangement ( 28 ), which is arranged stationary and the plurality of contact elements ( 29 ), each of the commutator ( 26 ) in the region of the respective contact zone ( 27 ), characterized in that - one of the contact zones ( 27 ) as an annular positive pole zone ( 32 ) is configured, - that one of the contact elements ( 29 ) as positive pole contact ( 34 ) which is connected to the positive pole zone ( 32 ) and that with a positive terminal ( 35 ) of the electric motor ( 8th ) is electrically connected, - that one of the contact zones ( 27 ) as an annular negative pole zone ( 30 ) is configured, - that one of the contact elements ( 29 ) as negative pole contact ( 31 ) which is connected to the negative pole zone ( 30 ) and the one with a negative terminal ( 32 ) of the electric motor ( 8th ) is electrically connected, - that at least one of the contact zones ( 27 ) as an annular control zone ( 36 ) configured in the circumferential direction ( 33 ) in positive pole segments ( 38 ) with the positive pole zone ( 32 ) are electrically connected, and negative pole segments ( 39 ) with the negative pole zone ( 30 ) are electrically segmented, - that per coil ( 23 ) one of the contact elements ( 29 ) as a coil contact ( 37 ) configured with the respective control zone ( 36 ) and which is in contact with such a coil ( 23 ) is electrically connected.

Electric motor according to claim 1, characterized in that the annular contact zones ( 27 ) are arranged concentrically to the axis of rotation (R) at different radii.

Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that in the respective control zone ( 36 ) the positive pole segments ( 38 ) and the negative pole segments ( 39 ) are electrically isolated relative to each other.

Electric motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that per coil ( 23 ) such a control zone ( 36 ) is provided so that each coil contact ( 37 ) each with only one control zone ( 36 ) cooperates.

Electric motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one such control zone ( 36 ) at least two coils ( 23 ), so that at least two such coil contacts ( 37 ) with the same control zone ( 36 ) interact.

Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the commutator disc ( 26 ) for each positive pole segment ( 38 ) and for each negative pole segment ( 39 ) a connecting bridge ( 40 . 41 ) having the respective positive pole segment ( 38 ) with the positive pole zone ( 32 ) or with another positive pole segment ( 38 ) of another control zone ( 36 ) electrically connects or the respective negative pole segment ( 39 ) with the negative pole zone ( 30 ) or with another negative pole segment ( 39 ) of another control zone ( 36 ) electrically connects.

Electric motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the commutator disc ( 26 ) has a substrate body on which the contact zones ( 37 ) and / or the connecting webs ( 40 . 41 ) by removal, z. B. by etching, milling or lasers are formed.

Electric motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that - the commutator disc ( 26 ) axially a front side ( 42 ) and a back ( 43 ), all contact zones ( 27 ) on the front side ( 42 ) or on the back ( 23 ), or - that the commutator disk ( 26 ) axially a front side ( 42 ) and a back ( 43 ), wherein the respective control zone ( 36 ) on the front side ( 42 ), while the negative pole zone ( 30 ) and the positive pole zone ( 32 ) on the back side ( 43 ) are arranged.

Electric motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that - all contact elements ( 29 ) are arranged side by side on the same side with respect to the axis of rotation (R), or - that the respective coil contact ( 37 ) with respect to the axis of rotation (R) the negative pole contact ( 31 ) and the positive pole contact ( 34 ) is arranged opposite one another.

Electric motor according to one of claims 1 to 9, characterized - that the commutator disk ( 26 ) axially a front side ( 42 ) and a back ( 43 ) and with its rear side ( 43 ) on an axial end face ( 44 ) of the rotor ( 19 ), while all contact zones ( 27 ) on the front side ( 42 ), or - that the commutator disk ( 26 ) on a rotor shaft ( 45 ) of the rotor ( 19 ) is arranged axially free-standing.

Electric motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the stator ( 18 ) is designed as an external external stator, while the rotor ( 19 ) is designed as an internal inner rotor.

Electric motor according to one of claims 1 to 11, characterized in that a magnet arrangement ( 20 ) is provided, the at least one on the rotor ( 19 ) or on the stator ( 18 ) arranged permanent magnets ( 21 ) having.

Vehicle component with at least one actuator ( 7 ; 10 ; 15 ; 16 ) and with an electric motor ( 8th ) according to one of claims 1 to 12, associated with the at least one actuator ( 7 ; 10 ; 15 ; 16 ) is drive-connected.