DE10205413A1

DE10205413A1 - Anchor for an electrical machine

Info

Publication number: DE10205413A1
Application number: DE2002105413
Authority: DE
Inventors: Helmut Meier; Dieter Fornoff; Walter Haussecker; Karl Weidinger; Sven Wolfgarten; Ingo Drewe; Dariusz Schneider; Andreas Wehrle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-09
Filing date: 2002-02-09
Publication date: 2003-08-21
Also published as: WO2003067741A1

Abstract

Es wird ein Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Gleichstrommotor, angegeben, der einen von einer Ankerwelle (23) getragenen Kommutator (22) und einen auf der Ankerwelle (23) drehfest angeordneten Ringmagneten (24) zur Erfassung der Drehrichtung und der Drehzahl des Aankers aufweist. Der Kommutator (22) besitzt ein drehfest auf der Ankerwelle (23) sitzendes, ringförmiges, isolierendes Kernformstück (26) zur Aufnahme von Kommutatorlamellen (27). Zur Reduzierung der Herstellungs- und Montagekosten ist der Ringmagnet (24) an dem Kernformstück (26) des Kommutators (22) befestigt, indem er auf einen axial vorstehenden, koaxialen, ringförmigen, durchmesserreduzierten Ansatz (29) des Kernformstücks (26) aufgeschoben und mit dem Ansatz (29) längs radial und/oder axial aneinanderstoßender Anlageflächen fest verbunden, z. B. verklebt, ist (Fig. 2).An armature for an electrical machine, in particular a direct current motor, is specified, which has a commutator (22) carried by an armature shaft (23) and a ring magnet (24) arranged on the armature shaft (23) in a rotationally fixed manner for detecting the direction of rotation and the speed of the Aankers has. The commutator (22) has a ring-shaped, insulating core fitting (26), which is seated on the armature shaft (23) in a manner fixed against relative rotation, for receiving commutator segments (27). To reduce the manufacturing and assembly costs, the ring magnet (24) is attached to the core fitting (26) of the commutator (22) by being pushed onto an axially projecting, coaxial, ring-shaped, reduced-diameter attachment (29) of the core fitting (26) and with the approach (29) along radially and / or axially abutting abutment surfaces, z. B. glued, is (Fig. 2).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Gleichstrommotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention is based on an anchor for an electrical Machine, especially a DC motor, according to the Preamble of claim 1.

In Fig. 1 ist ausschnittweise der Anker oder Rotor eines bekannten Gleichstrommotors in Seitenansicht (obere Bildhälfte) und im Längsschnitt (untere Bildhälfte) dargestellt. Der neben dem Ankerkörper 10 mit Ankerwicklung 11 und Kommutator 12 auf der Rotor- oder Ankerwelle 13 sitzende Ringmagnet 14 dient zusammen mit einem im Stator oder Ständer des Gleichstrommotors angeordneten Hallsensor zur Erfassung der Drehrichtung und Drehzahl des Ankers. Der Ringmagnet 14 ist als eigenständiges Bauteil auf der Ankerwelle 13 befestigt. Hierzu ist auf der Ankerwelle 13 ein Rändelabschnitt 15 ausgebildet, der von einer in die Stirnseite des Ringmagneten 14 eingearbeiteten, koaxialen Vertiefung 16 übergriffen ist. In die Vertiefung 16 ist ein Klebemittel 17 eingebracht, das eine drehfeste Klebeverbindung zwischen dem Ringmagneten 14 und dem Rändelabschnitt 15 herstellt. In Fig. 1, the armature or rotor is partial illustrated a known DC motor in side view (upper half) and in longitudinal section (lower half). The ring magnet 14, which is seated next to the armature body 10 with armature winding 11 and commutator 12 on the rotor or armature shaft 13 , serves together with a Hall sensor arranged in the stator or stator of the DC motor to detect the direction of rotation and speed of the armature. The ring magnet 14 is attached as an independent component on the armature shaft 13 . For this purpose, a knurled section 15 is formed on the armature shaft 13, which is overlapped by a coaxial recess 16 machined into the end face of the ring magnet 14 . An adhesive 17 is introduced into the recess 16 , which produces a rotationally fixed adhesive connection between the ring magnet 14 and the knurled section 15 .

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Anker für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Fertigungs- und Montageaufwand bei der Ankerfertigung reduziert wird, da einerseits die Herstellung eines Rändelabschnitts auf der Ankerwelle zur Festlegung des Ringmagneten entfällt und andererseits Kommutator und Ringmagnet eine vorfertigbare Baueinheit bilden, die nur noch - wie herkömmlich der Kommutator - auf die Ankerwelle aufgepreßt oder aufgeklebt werden muß. The anchor according to the invention for an electrical machine with the features of claim 1 has the advantage that the Manufacturing and assembly effort in the manufacture of anchors is reduced because on the one hand the production of a Knurled section on the armature shaft to determine the Ring magnets are omitted and on the other hand commutator and Ring magnet form a prefabricated unit that only - as usual the commutator - on the armature shaft must be pressed on or glued on.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ankers möglich. By the measures listed in the other claims are advantageous further developments and improvements of the Claim 1 specified anchor possible.

drawing

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: The invention is illustrated in the drawing Embodiments described in more detail below. It demonstrate:

Fig. 2 und 3 jeweils ausschnittweise eine Seitenansicht eines Ankers für einen Gleichstrommotor mit in der unteren Bildhälfte dargestelltem Längsschnitt gemäß zweier Ausführungsbeispiele. Figs. 2 and 3 each show a side view fragmentary of an armature for a DC motor with depicted in the lower half of the longitudinal section according to two embodiments.

Description of the embodiments

Der in Fig. 2 und 3 ausschnittweise je zur Hälfte in Seitenansicht und im Längsschnitt dargestellte Anker für einen Gleichstrommotor als Ausführungsbeispiel für eine allgemeine elektrische Maschine weist einen lamellierten Ankerkörper 20 mit einer Ankerwicklung 21 auf, der drehfest auf einer Ankerwelle 23 sitzt. Die Ankerwicklung 21 ist in bekannter Weise an einem Kommutator 22 angeschlossen, der ebenfalls drehfest auf der Ankerwelle 23 aufgenommen und z. B. durch Preßsitz oder Klebeverbindung auf der Ankerwelle 23 befestigt ist. Die Ankerwelle 23 ist in Drehlagern aufgenommen, die im Ständer oder Stator des Gleichstrommotors festgelegt sind. Das in Fig. 2 und 3 zu sehende, linke Drehlager 25 der Ankerwelle 23 ist im Ausführungsbeispiel als Wälzlager, hier Kugellager, ausgebildet, das mit seinem inneren Lagerring 251 auf der Ankerwelle 23 befestigt ist und mit seinem äußeren Lagerring 252 am Ständer gehalten wird. The armature for a DC motor as an exemplary embodiment for a general electrical machine, shown in detail in half in side view and in longitudinal section in FIGS. 2 and 3, has a laminated armature body 20 with an armature winding 21 , which is seated in a rotationally fixed manner on an armature shaft 23 . The armature winding 21 is connected in a known manner to a commutator 22 , which is also rotatably received on the armature shaft 23 and z. B. is fixed by a press fit or adhesive connection on the armature shaft 23 . The armature shaft 23 is received in rotary bearings, which are fixed in the stator or stator of the DC motor. In Fig. 2 and 3 to be seen, left pivot bearing 25 of the armature shaft 23 is in the exemplary embodiment as a roller bearing, in this case ball bearing, is formed, which is fastened with its inner bearing ring 251 on the armature shaft 23 and is held with its outer bearing ring 252 on the stand.

Zur Drehrichtungs- und Drehzahlmessung des Ankers ist auf der Ankerwelle 23 noch ein Ringmagnet 24 angeordnet, der mit einem im Ständer des Gleichstrommotors räumlich feststehend angeordneten Hallsensor zusammenwirkt. To measure the direction of rotation and speed of the armature, a ring magnet 24 is also arranged on the armature shaft 23 , which cooperates with a Hall sensor which is spatially fixed in the stator of the DC motor.

Der Kommutator 22 besteht aus einem auf der Ankerwelle 23 drehfest sitzenden, ringförmigen, isolierenden Kernformstück 26 und aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Kommutatorlamellen 27, die am Umfang des Kernformstücks 26 befestigt sind und in Umfangsrichtung mit Spaltabstand nebeneinander angeordnet sind. Jede Kommutatorlamelle 27 ist mit einer Kommutatorfahne 28 versehen, in die jeweils eine im Wicklungsdraht der Ankerwicklung 21 gebildete Drahtschlaufe zu elektrischen Kontaktierung eingehängt ist. Am Kernformstück 26 ist ein koaxialer, ringförmiger Ansatz 29 mit reduziertem Außendurchmesser einstückig angeformt, der auf der von den Kommutatorlamellen 27 abstehenden Seite des Kernformstücks 26 axial vorsteht. The commutator 22 consists of a ring-shaped, insulating core fitting 26 , which is seated in a rotationally fixed manner on the armature shaft 23 , and of a multiplicity of electrically conductive commutator segments 27 which are fastened to the circumference of the core fitting 26 and are arranged next to one another in the circumferential direction with a gap distance. Each commutator lamella 27 is provided with a commutator lug 28 , in each of which a wire loop formed in the winding wire of the armature winding 21 is hung for electrical contact. The core mold 26, a coaxial annular shoulder is integrally formed with reduced outer diameter 29 protruding at the projecting of the commutator 27 side of the core mold piece 26 axially.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 hat der zylinderförmig ausgebildete Ansatz 29 eine axiale Länge, die etwa der axialen Länge des Ringmagneten 24 entspricht. Der Ringmagnet 24 hat einen Innendurchmesser, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ansatzes 29, so daß der Ringmagnet 24 paßgenau auf den Ansatz 29 aufgeschoben werden kann. Die nach Aufschieben des Ringmagneten 24 aufeinanderliegenden, sich in Achsrichtung erstreckenden Ringflächen, also die Innenringfläche des Ringmagneten 24 und/oder die Außenringfläche des Ansatzes 29, sind aneinander befestigt, z. B. verklebt, so daß eine feste Verbindung zwischen Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 hergestellt ist und Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 eine transportier- und montierbare Baueinheit bilden. Die feste Verbindung zwischen Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 kann auch durch Kaltschweißen, Vergießen oder dgl. hergestellt werden. In the exemplary embodiment in FIG. 2, the cylindrical projection 29 has an axial length which corresponds approximately to the axial length of the ring magnet 24 . The ring magnet 24 has an inner diameter which is only slightly larger than the outer diameter of the extension 29 , so that the ring magnet 24 can be pushed onto the extension 29 with a precise fit. After the ring magnet 24 has been pushed onto one another, extending in the axial direction, ring surfaces, that is to say the inner ring surface of the ring magnet 24 and / or the outer ring surface of the attachment 29 , are fastened to one another, for. B. glued so that a fixed connection between the ring magnet 24 and the core fitting 26 is made and the ring magnet 24 and core fitting 26 form a transportable and mountable unit. The fixed connection between the ring magnet 24 and the core fitting 26 can also be produced by cold welding, casting or the like.

Bei der Ankerfertigung erfolgt das Zusammenfügen von Ringmagnet 24 und Kommutator 22 in einer Vorfertigungsstufe, so daß die Baueinheit aus Kommutator 22 und Ringmagnet 24 als Kompletteinheit in den Fertigungsvorgang eingebracht und lediglich der Kommutator 22 wie bei der herkömmlichen Ankerfertigung von Ankern ohne Ringmagneten auf der Ankerwelle 23 befestigt wird. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und zur Erzielung eines geringen Preßsitzes des Ringmagneten 24 auf dem Ansatz 29 kann der Ansatz 29 konisch ausgebildet sein und sich zum freien Ende hin leicht verjüngen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Innenwandfläche des Ringmagneten 24 leicht konisch so ausgeführt sein, daß der lichte Durchmesser des Ringmagneten 24 zum Aufschieben leicht zunimmt. Das Aufschiebeende des Ringmagneten 24 ist dasjenige Ende, mit dem voran der Ringmagnet 24 auf den Ansatz 29 aufgeschoben wird. During armature production, the ring magnet 24 and the commutator 22 are joined in a prefabrication stage, so that the assembly of the commutator 22 and the ring magnet 24 is introduced as a complete unit into the manufacturing process, and only the commutator 22, as in the conventional armature production of armatures without ring magnets, on the armature shaft 23 is attached. To compensate for manufacturing tolerances and to achieve a low interference fit of the ring magnet 24 on the neck 29 , the neck 29 can be conical and taper slightly towards the free end. Alternatively or additionally, the inner wall surface of the ring magnet 24 can also be made slightly conical in such a way that the clear diameter of the ring magnet 24 increases slightly when pushed on. The Aufschiebeende of the ring magnet 24 is that end, above the ring magnet is pushed onto the neck 29 with the 24.

Das in Fig. 3 in gleicher Darstellung wie in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel des Ankers stimmt weitgehend mit dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Anker ist insoweit modifiziert, als die axiale Länge des Ansatzes 29' relativ gering ist und im Ringmagnet 24' auf der dem Kommutator 22 zugekehrten Stirnseite eine koaxiale Vertiefung 30 eingearbeitet ist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zylinderförmigen Ansatzes 29'. Der Grund 301 der Vertiefung ist plan und rechtwinklig zur Achse des Ringmagneten 24' ausgebildet. Der Ringmagnet 24' ist mit seiner Vertiefung 30 auf den Ansatz 29' aufgesetzt, so daß die axiale Ringfläche 302 die äußere Mantelfläche des Ansatzes 29' übergreift und der Grund 301 der Vertiefung 30 an der ringförmigen, planen Stirnfläche des Ansatzes 29' anliegt. Zwischen den in Achsrichtung sich erstreckenden, aufeinanderliegenden Ringflächen und den in der Radialebene aneinanderliegenden Planflächen von Vertiefung 30 im Ringmagneten 24' und von Ansatz 29' am Kernformstück 26 ist ein Klebemittel eingebracht, so daß der Ringmagnet 24' längs dieser Flächen mit dem Ansatz 29' verklebt ist und Ringmagnet 24' und Kommutator 22 eine transportier- und montierbare Baueinheit bilden. The embodiment of the armature shown in FIG. 3 in the same representation as in FIG. 2 largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 2, so that the same components are provided with the same reference numerals. The armature is modified insofar as the axial length of the extension 29 'is relatively small and a coaxial recess 30 is worked into the ring magnet 24 ' on the end face facing the commutator 22 , the diameter of which is slightly larger than the outside diameter of the cylindrical extension 29 '. The base 301 of the depression is flat and perpendicular to the axis of the ring magnet 24 '. The ring magnet 24 'is placed with its recess 30 on the neck 29 ', so that the axial ring surface 302 engages over the outer circumferential surface of the neck 29 'and the base 301 of the recess 30 bears against the annular, flat end face of the neck 29 '. An adhesive is introduced between the ring surfaces extending in the axial direction and the plane surfaces of the recess 30 in the ring magnet 24 'and the shoulder 29 ' on the core fitting 26 , so that the ring magnet 24 'along these surfaces with the shoulder 29 ' is glued and ring magnet 24 'and commutator 22 form a transportable and mountable unit.

Bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 ist sichergestellt, daß der gefügte Ringmagnet 24 einen exakten Rundlauf besitzt und Rundlaufabweichungen eliminiert sind. Auch hat der Ringmagnet 24 eine glatte Zylinderoberfläche. In the case of both exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 it is ensured that the joined ring magnet 24 has an exact concentricity and concentricity deviations are eliminated. The ring magnet 24 also has a smooth cylinder surface.

Claims

1. Armature for an electrical machine, in particular a direct current motor, with a commutator ( 22 ) carried by an armature shaft ( 23 ), which has a ring-shaped, insulating, core-shaped piece ( 26 ) which is seated in a rotationally fixed manner on the armature shaft ( 23 ), and with one the armature shaft ( 23 ) rotatably arranged ring magnet ( 24 ; 24 '), characterized in that the ring magnet ( 24 ; 24 ') is attached to the core fitting ( 26 ) of the commutator ( 22 ).

2. Anchor according to claim 1, characterized in that the core fitting ( 26 ) has an axially projecting, coaxial, annular extension ( 29 ; 29 ') with a reduced outside diameter and that the ring magnet ( 24 ; 24 ') at least partially on the extension ( 29 ; 29 ') is pushed on and is firmly connected to this along radially and / or axially abutting abutment surfaces.

3. Anchor according to claim 2, characterized in that in the commutator ( 22 ) facing the end face of the ring magnet ( 24 ') a coaxial recess ( 30 ) with a compared to the outer diameter of the extension ( 29 ') is only slightly larger diameter and that the ring magnet ( 24 ') with its recess ( 30 ) is pushed onto the shoulder ( 29 ') and rests with the flat bottom ( 301 ) of the recess ( 30 ) on the flat, annular end face of the shoulder ( 29 ').

4. Anchor according to claim 3, characterized in that the axially extending, superimposed ring surfaces ( 302 ) and / or in the radial plane abutting plane surfaces ( 301 ) of approach ( 29 ') and recess ( 30 ) in the ring magnet ( 24 ' ) are attached to each other, preferably glued.

5. Anchor according to claim 2, characterized in that the ring magnet ( 24 ) has a larger inner diameter than the outer diameter of the extension ( 29 ) and is pushed onto the extension ( 29 ).

6. Anchor according to claim 5, characterized in that the axially extending ring surfaces of the ring magnet ( 24 ) and attachment ( 29 ) are attached to each other, preferably glued.

7. Anchor according to one of claims 2-6, characterized in that the approach ( 29 ; 29 ') is cylindrical.

8. Anchor according to one of claims 2-6, characterized in that the approach ( 29 ) is conical and tapers towards the free end.

9. Anchor according to one of claims 2-8, characterized in that the inner wall surface of the ring magnet ( 24 ) is conical in such a way that the inside diameter of the ring magnet ( 24 ) increases towards the end of the postponement.

10. Anchor according to one of claims 2-9, characterized in that the projection ( 29 ; 29 ') is integrally formed on the core fitting ( 26 ).