DE19826886A1

DE19826886A1 - Rotor für einen Elektromotor und Verfahren zum Herstellen des Rotors

Info

Publication number: DE19826886A1
Application number: DE19826886A
Authority: DE
Inventors: Klaus Maldener; Ralf Schmidt; Martin Kiefer; Hans-Joerg Fees
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-12-02
Also published as: KR100583541B1; KR20010015541A

Abstract

Bei bekannten Rotoren für Elektromotoren besteht die Gefahr, daß die Rotorwicklungsdrähte aufgrund einer Schüttelbelastung brechen können. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Rotor (1) für einen Elektromotor hat einen Kommutator (7), eine Rotorwelle (9) mit Rotorwicklung (13), die in einem auf der Rotorwelle (9) drehfest sitzenden Rotorkörper (4) aufgenommen ist. Der Kommutator (7) weist in Umfangsrichtung mit Isolierspalt nebeneinanderliegende erstreckende Kommutatorlamellen (16) auf, die Anschlußfahnen (18) zum Anschließen von Anschlußdrähten (20) der Rotorwicklung (13) besitzen, wobei im Bereich zwischen Kommutator (7) und Rotorkörper (4) eine zusätzliche Umwicklung (22) um die Anschlußdrähte (20) zur Fixierung bzw. Stabilisierung der Anschlußdrähte (20) durchgeführt ist. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Rotor ist für im Fahrzeugbau eingesetzte Elektromotoren vorgesehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rotor für einen Elektromotor bzw. von einem Verfahren zum Herstellen des Rotors nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.

Bei Rotoren für Kommutator- oder Kollektormaschinen werden die einzelnen, isolierten Wicklungsdrähte der Rotor- oder Ankerwicklung in am Umfang des als laminiertes Blechpaket ausgeführten Rotorkörpers versetzt angeordnete Axialnuten eingelegt, wobei die Stirnseiten der zu einzelnen Wicklungsspulen gewickelten Wicklungsdrähte als sogenannte Wicklungsköpfe an den beiden Stirnseiten des Rotorkörpers vorstehen. Die einzelnen Anschlußdrähte zu den Wicklungsspulen sind zu an den einzelnen Kommutatorlamellen ausgebildeten Anschlußfahnen in unterschiedlicher Wickeltechnik geführt und dort durch Umschlingen der Anschlußfahnen und durch Umbiegen der Anschlußfahnen z. B. mittels Ultraschallverschweißung befestigt und elektrisch kontaktiert. Ein Ausführungsbeispiel für einen sogenannten Hakenkommutator und für die Ausführung der sogenannten Anhaketechnik beim Festlegen der Wicklungsanschlußdrähte an den Kommutatorhaken ist in der WO 90/04864 beschrieben.

Damit im Betrieb und insbesondere bei der üblicherweise geforderten, anspruchsvollen Schüttelprüfung des Rotors keine Schwingungsbrüche in der Rotorwicklung entstehen können, sind Zusatzmaßnahmen zur Fixierung bzw. Stabilisierung der Anschlußdrähte im Bereich zwischen den Anschlußfahnen und dem Rotorkörper erforderlich. Die einzelnen Anschlußdrähte der Wicklungsspulen, die zu den Anschlußfahnen der einzelnen Kommutatorlamellen führen, werden im folgenden als Schaltdrähte bezeichnet. Aus der DE 26 20 917 A1 ist als Zusatzmaßnahme zur Fixierung bzw. Stabilisierung der Schaltdrähte bekannt, mehrere saugfähige Fäden oder Bänder über den gesamten Umfang um die freien Wicklungsenden zu legen. Etwas Derartiges ist jedoch fertigungstechnisch, insbesondere bei einer Massenherstellung des Rotors, aufwendig und verursacht erhebliche Kosten.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Rotor bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Rotors mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 hat demgegenüber den Vorteil, daß bereits eingesetzte Standardverfahren zur Rotorwicklung verwendet werden können, ohne daß es besonderer Anpassungen oder zusätzlicher Teile bedarf, um die Stabilität der Schaltdrähte zu erhöhen, so daß im Betrieb, insbesondere bei der Schüttelprüfung, keine Schwingungsbrüche mehr auftreten können. Besonders vorteilhaft ist, daß der erfindungsgemäße Rotor für hohe Drehzahlen geeignet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Rotors bzw. des im Anspruch 6 angegebenen Verfahrens möglich

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in der Zeichnung perspektivisch dargestellte Anker oder Rotor 1 für einen Elektromotor weist einen als laminiertes Blechpaket ausgeführten Rotorkörper 4 und einen Kollektor oder Kommutator 7 auf. Der Rotorkörper 4 und der Kommutator 7 sind beide auf einer gemeinsamen Rotorwelle 9 drehfest untergebracht. Der Rotorkörper 4 besitzt über den Umfang verteilt angeordnete Axialnuten 11, in die eine Anker- oder Rotorwicklung 13 eingewickelt ist. Die einzelnen isolierten Rotorwicklungsdrähte 14 der Rotorwicklung 13 sind dabei in mehreren Lagen in die Axialnuten 11 eingelegt und bilden einzelne Wicklungsspulen, die elektrisch leitend mit den einzelnen Kommutatorlamellen 16 des Kommutators 7 über Anschlußfahnen 18 verbunden sind. Die Kommutatorlamellen 16 sind in üblicher Weise auf dem Umfang eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten, auf der Rotorwelle 9 drehfest sitzenden Isolierstoffkörpers mit dazwischenliegendem Isolierspalt nebeneinander angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Axiallänge des Isolierstoffkörpers.

Zum elektrischen Anschluß der Rotorwicklung 13 am Kommutator 7 sind die einzelnen Kommutatorlamellen 16 mit den vorzugsweise einstückig ausgebildeten Anschlußfahnen 18, auch Kommutatorhaken genannt, versehen. Die Anschlußfahnen 18 sind auf der dem Rotorkörper 4 zugewandten Stirnseite der Kommutatorlamellen 16 von diesem abgewinkelt und in Richtung zu den Kommutatorlamellen 16 hin umgebogen, so daß die einzelnen Anschlußfahnen 18 mit ihren Kommutatorlamellen 16 einen kleinen spitzen Winkel einschließen. Von den einzelnen Wicklungsspulen der Rotorwicklung 13 zu den Anschlußfahnen 18 führende Anschlußdrähte der Rotorwicklung 13, sogenannte Schaltleiter 20, sind in unterschiedlicher Anhaketechnik zu den Anschlußfahnen 18 geführt. Dabei ragen die zu Spulenpaketen ausgebildeten Wicklungsspulen mit sogenannten Wicklungsköpfen 17 etwas über eine dem Kommutator 7 zugewandten Stirnseite 15 des Rotorkörpers 4 hinaus. Als Anhaketechnik ist zum Beispiel die Umhaketechnik zu nennen, bei der jeder Schaltdraht 20 ausgehend von der Axialnut 11 des Rotorkörpers 4 nicht zu der einer Wicklungsspulenmitte der jeweiligen Wicklungsspule gegenüberliegenden Anschlußfahne 18 geführt wird, sondern zu einer in Umfangsrichtung um einen bestimmten Winkelabstand, der kleiner als 360 Grad ist, versetzten Anschlußfahne 18. Möglich ist aber auch, die Seitenhakenwicklungstechnik (Direktbeschaltung) zu verwenden, bei der ein Schaltdraht 20 ausgehend von der Axialnut 11 des Rotorkörpers 4 stets zu der der Wicklungsspulenmitte gegenüberliegenden Anschlußfahne 18 geführt wird, ohne daß dabei in Umfangsrichtung ein Winkelabstand vorliegt. Zur Kontaktierung und Befestigung der Schaltdrähte 20 an den Anschlußfahnen 18 werden diese einmal oder mehrmals um die Anschlußfahnen 18 herumgeschlungen und mit bekannten Kontaktverfahren, beispielsweise durch Ultraschallverschweißen, mechanisch und elektrisch an den Anschlußfahnen 18 befestigt. Die Rotorwicklung 13 mit den Rotorwicklungsdrähten 14 kann durch Wickeln des Rotorkörpers 4 mit Hilfe eines einzigen Drahtes hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, die Rotorwicklung 13 durch gemeinsames Wickeln zweier Drähte als sogenannte H-Wicklung herzustellen, so daß z. B. zwei Schaltdrahtenden 20 an die noch restlich verbleibenden Anschlußfahnen 18 geführt und fest verbunden werden.

Die im Bereich zwischen dem Rotorkörper 4 mit seinen Wicklungsköpfen 17 und den Anschlußfahnen 18 verlaufenden Schaltdrähte 20 müssen in ihrer Lage fixiert werden, damit im Betrieb und insbesondere bei der geforderten, anspruchsvollen Schüttelprüfung für im Fahrzeugbau eingesetzte Elektromotoren keine Wicklungsbrüche in der Rotorwicklung 13 auftreten. Des weiteren soll mittels dieser Fixierung den Fliehkräften bei höheren Drehzahlen des Rotors 1 entgegengewirkt werden. Zum Fixieren dieser Schaltdrähte 20 wird erfindungsgemäß vor dem letztmaligen Anhaken einer noch restlich verbleibenden, noch nicht kontaktierten Anschlußfahne 18 der Schaltdraht 20 für diese Anschlußfahne 18 im Bereich zwischen dem etwas über den Rotorkörper 4 ragenden Wickelkopf 17 und dem Kommutator 7 zumindest einmal um die bereits zu den Anschlußfahnen 18 geführten Schaltdrähte 20 herumgeführt, wonach anschließend erst die letztlich verbleibende Anschlußfahne 18 angehakt wird. Diese zusätzliche Umwicklung 22 der Schaltdrähte 20 ist zumindest einmal um die Rotorwelle 9 herum vorgesehen, so daß diese zusätzliche Drahtschlaufe mit mindestens 360 Grad in Umfangsrichtung um die Rotorwelle 9 anliegend an den Schaltdrähten 20 umläuft. Vorzugsweise kann diese zusätzliche Umwicklung 22 der Schaltdrähte 20 mehrfach um die Rotorwelle 9 durchgeführt werden, z. B. drei- bis fünfmal.

Das zusätzliche Umwickeln der Schaltdrähte 20 ist sowohl für Einfach- als auch für die Doppelwicklung einsetzbar. Die Rotorwicklungsdrähte 14 besitzen in bekannter Weise eine Isolierschicht. Zusätzlich kann diese Isolierschicht noch von einem sogenannten Backlack ummantelt sein, welcher bei Stromfluß in den Drähten 14, 20, 22 durch Erwärmung ein Zusammenbacken der einzelnen Drähte 14, 20, 22 bewirkt. Die Stromzufuhr zu den Drähten 14, 20, 22 ist nach der zusätzlichen Umwicklung 22 der Schaltdrähte 20 vorgesehen, so daß eine weitere Versteifung der Schaltdrähte 20 durch das Verbacken mittels dem Backlack erfolgt. Bei dem Verbacken handelt es sich um einen unumkehrbaren Aushärteprozeß des Backlacks, der zu einer festen Verbindung der Drähte 14, 20, 22 führt, die auch bei einer späteren Erwärmung stabil bleibt. Die erfindungsgemäße zusätzliche Umwicklung der Schaltdrähte 20 wird vorzugsweise bei Kommutatoren 7 mit Umhakenwicklung der Anschlußfahnen 18 eingesetzt. Denkbar ist aber auch eine Kombination der erfindungsgemäßen zusätzlichen Umwicklung der Schaltdrähte 20 mit sogenannter Seitenhakenwicklungstechnik der Anschlußfahnen (Direktbeschaltung). Von besonderem Vorteil ist dabei, daß vorhandene Wickelmaschinen und Verbackungsanlagen mit geringen Änderungen verwendet werden können, ohne daß zusätzliche Teile benötigt werden.

Denkbar ist auch, diese zusätzliche Umwicklung 22 erst nach dem Anhaken aller Anschlußfahnen 18 durchzuführen, so daß der hierzu vorgesehene Draht für den Fall der Einfachwicklung ein freies Drahtende ohne Verbindung zu einer Anschlußfahne 18 aufweist. Für den Fall einer Doppelwicklung ergeben sich entsprechend zwei freie Drahtenden. Das Verbacken der Schaltdrähte 20 kann durch äußere Wärmezufuhr an den Rotor 1 zumindest im Bereich der zusätzlichen Umwicklung 22 bewerkstelligt werden.

Claims

1. Rotor für einen Elektromotor, mit einer Rotorwelle mit Rotorwicklung, die in einem auf der Rotorwelle drehfest sitzenden Rotorkörper aufgenommen ist, mit einem Kommutator, der in Umfangsrichtung mit Isolierspalt nebeneinanderliegende Kommutatorlamellen aufweist, die Anschlußfahnen zum Anschließen von Anschlußdrähten der Rotorwicklung besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen Kommutator (7) und Rotorkörper (4) eine zusätzliche Umwicklung (22) um die Anschlußdrähte (20) durchgeführt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rotorwicklungsdrähte (14) der Rotorwicklung (13) diese zusätzliche Umwicklung (22) bilden.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) mehrfach durchgeführt ist.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) drei- bis fünfmal durchgeführt ist.

5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) vor dem Anhaken einer noch letztlich verbleibenden Anschlußfahne (18) des Kommutators (7) erfolgt.

6. Verfahren zum Herstellen eines Rotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen Kommutator (7) und Rotorkörper (4) eine zusätzliche Umwicklung (22) um die Anschlußdrähte (20) durchgeführt wird, wonach zumindest der Bereich der zusätzlichen Umwicklung (22) erwärmt wird, so daß es zu einem Verbacken eines Backlacks kommt, der die Drähte (14, 20, 22) ummantelt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Rotorwicklungsdrähte (14) der Rotorwicklung (13) diese zusätzliche Umwicklung (22) bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß zur Erwärmung zumindest des Bereichs der zusätzlichen Umwicklung (22) elektrischer Strom durch die Drähte (14, 20, 22) geleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) mehrfach durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) drei- bis fünfmal durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzliche Umwicklung (22) vor dem Anhaken einer noch letztlich verbleibenden Anschlußfahne (18) des Kommutators (7) durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung zumindest des Bereichs der zusätzlichen Umwicklung (22) Wärme von außen zum Rotor (1) zugeführt wird.