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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor und insbesondere einen Gleichstrommotor (DC-Motor) mit einem Kommutator.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gleichstrommotor eines Typs, der einen drehbaren Anker mit zwei Polpaaren hat, umfassend ein Lamellenpaket, das eine gerade Anzahl von Schlitzen von mindestens gleich acht definiert und einen zugeordneten Kommutator mit einer geraden Anzahl von Segmenten aufweist, und eine verteilte geschlossene Wicklung, deren Leiter sich in die Schlitze hinein erstrecken und in einer vorgegebenen Weise mit den Segmenten des Kommutators verbunden sind; wobei die Wicklung des Ankers einen Schleifenwicklungsabschnitt oder eine Spule, der oder die mit zwei benachbarten Segmenten des Kommutators verbunden ist, und in Reihe damit eine Vielzahl von Wellenwicklungsabschnitten oder Spulen umfasst, wobei diese Abschnitte oder Spulen die gleiche Anzahl von Schlitzen umfassen.
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Bei Elektromotoren dieses Typs, die gemäß dem Stand der Technik ausgebildet sind, entspricht die Ankerwicklung normalerweise dem Schleifentyp oder dem Wellentyp.
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Bei Niederspannungsanwendungen mit hoher Stromintensität wird die Schleifenwicklung im Allgemeinen bevorzugt. Eine Anwendung dieses Typs findet sich zum Beispiel bei einem Elektromotor für den Betrieb eines Gebläses in einem Motorfahrzeug.
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Ein Elektromotor der eingangs genannten Art, der mit einer Schleifenwicklung versehen ist, ist mit der Verwendung einer großen Menge an Kupfer für die Bildung der Wicklungen und mit einer hohen Anzahl an Bürsten und entsprechendem Zubehör in dem Bürstenhalter verbunden. Dieser Motor ist daher komplex, teuer und auch relativ schwer.
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Die ältere
italienische Patentanmeldung Nr. TO2012A000068 , die am 27. Januar 2012 auf den Namen von GATE s. r. l. hinterlegt wurde, beschreibt einen Motor der eingangs genannten Art, bei dem ein Lamellenpaket des Ankers eine sehr asymmetrische Konfiguration mit achtzehn Zähnen hat, zwischen denen entsprechend achtzehn Schlitze definiert sind. Die distalen Enden der Zähne in dem Lamellenpaket haben eine im Wesentlichen L-förmige Konfiguration. Darüber hinaus hat der Kommutator achtzehn Segmente.
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ÜBERSICHT
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuartigen Elektromotors der eingangs angegebenen Art, der einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Gleichstrommaschine der eingangs beschriebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Lamellenpaket um seine Drehachse eine symmetrische Form aufweist und zwanzig radiale Zähne hat, zwischen denen entsprechend zwanzig Schlitze definiert sind, wobei der Kommutator zwanzig Segmente hat.
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Gemäß einem weiteren charakteristischen Merkmal sind die distalen Enden – nämlich die radial äußersten Enden – der Zähne des Lamellenpakets des Ankers im Wesentlichen T-förmig.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gleichstrommotor angegeben, umfassend einen drehbaren Anker mit zwei Polpaaren, der ein Lamellenpaket, das eine gerade Anzahl von Schlitzen von mindestens gleich acht definiert und einen zugeordneten Kommutator mit einer geraden Anzahl von Segmenten hat, und eine geschlossene verteilte Wicklung aufweist, deren Leiter sich in die Schlitze hinein erstrecken und in einer vorgegebenen Weise mit den Segmenten des Kommutators verbunden sind; wobei die Wicklung des Ankers einen Schleifenwicklungsabschnitt oder eine Spule, der oder die mit zwei benachbarten Segmenten des Kommutators verbunden ist, und in Reihe damit eine Vielzahl von Wellenwicklungsabschnitten oder Spulen umfasst; wobei alle dieser Wicklungsabschnitte oder Spulen die gleiche Anzahl von Schlitzen umfassen; wobei das Lamellenpaket des Ankers um seine Achse eine symmetrische Form aufweist und zwanzig radiale Zähne hat, zwischen denen entsprechend zwanzig Schlitze definiert sind, wobei der Kommutator zwanzig Segmente hat.
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Vorzugsweise wird bei der Ausführung der Ankerwicklung zuerst der Abschnitt oder die Spule vom Schleifentyp gebildet.
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Vorzugsweise umfasst jeder Abschnitt oder jede Spule der Wicklung des Ankers drei Schlitze.
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Vorzugsweise sind die distalen Enden des Lamellenpakets im Wesentlichen T-förmig.
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Vorzugsweise hat der Motor einen Bürstenhalter mit nur zwei Bürsten, die mit dem Kommutator zusammenwirken.
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Vorzugsweise hat der Motor vier Statorpole, die durch einen oder mehrere Permanentmagnete gebildet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in all diesen Figuren identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen und Merkmale, die in den Figuren gezeigt sind, sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 ist eine perspektivische Ansicht des Ankers eines Gleichstrommotors mit Kommutator gemäß vorliegender Erfindung;
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2 ist eine Vorderansicht des Lamellenpakets und des Kommutators des Ankers des in 1 gezeigten Elektromotors;
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3 ist eine schematische lineare Darstellung des Ankers eines Elektromotors gemäß der Erfindung, wobei die Anordnung seiner Wicklung schematisch gezeigt ist; und
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4 zeigt in einer Ansicht den zusammengesetzten Motor, der den Rotor von 1 enthält.
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DETAILBESCHREIBUNG
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Ein Gleichstrommotor 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt. Der Motor 10 hat ein Gehäuse 12, das zur Offenlegung des Gehäuseinneren mit abgenommener Abdeckung oder Endkappe dargestellt ist. Vier Magnete 14 sind an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt, um vier Statorpole zu bilden. Der Anker 1 ist in dem Gehäuse drehbar angeordnet und hat eine Welle 16, die in Lagern 17 (von denen nur eines zu sehen ist) montiert ist, die an den Endkappen des Gehäuses befestigt sind.
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Der Anker 1 des Motors 10 ist im Detail in 1 gezeigt. Der Anker hat zwei Polpaare und einen Kern, der durch ein Lamellenpaket 2 gebildet ist. Das Lamellenpaket ist deutlicher in 2 zu sehen.
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Das Lamellenpaket 2 hat eine symmetrische Konfiguration um seine Drehachse und bildet zwanzig radiale Zähne 2a, zwischen denen entsprechend zwanzig Schlitze 2b definiert sind. Die distalen Enden der Zähne 2a des Lamellenpakets 2 sind im Wesentlichen T-förmig, wobei das Querstück in Umfangsrichtung orientiert ist. Die Zähne 2a haben die gleiche Winkelerstreckung, was ebenso auf die Schlitze 2b zutrifft.
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Der Anker 1 hat auch eine verteilte geschlossene Wicklung, die in 1 insgesamt mit Bezugsziffer 5 gekennzeichnet ist. Diese Wicklung ist gebildet durch das Isolieren von elektrischen Leitern, die sich in die Schlitze 2b des Lamellenpakets 2 hinein erstrecken und in einer vorgegebenen Weise mit den Segmenten 4 des Kommutators 3 verbunden sind.
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3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Ankerwicklung 5 eines Gleichstrommotors gemäß der Erfindung. In dem in 3 gezeigten Diagramm sind die zwanzig Zähne 2a des Lamellenpakets 2 mit den Buchstaben A bis S gekennzeichnet, und die Segmente 4 des Kommutators 3 sind mit den Symbolen s1 bis s18 gekennzeichnet.
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In dem Beispiel der Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, ist die Ankerwicklung 5 mit einem isolierten Leiterdraht W gebildet, der sich von dem mit s1 gekennzeichneten Segment des Kommutators erstreckt und einen ersten Schleifenwicklungsabschnitt oder eine Spule S1 bildet, die zum Beispiel durch zehn Windungen um die Gruppe von Zähnen A–D des Lamellenpakets 2 des Ankers gebildet ist.
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Insbesondere umfassen die Windungen des Abschnitts oder der Spule S1 aktive Bereiche ap1 und ap2, die sich jeweils in die Schlitze zwischen den Zähnen Z und A und zwischen den Zähnen D und E hinein erstrecken.
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Nach Fertigstellung des Schleifenabschnitts oder der Spule S1 wird der aus diesem Abschnitt oder dieser Spule hervortretende Draht mit dem Segment des Kommutators, das mit s2 gekennzeichnet ist, verbunden und die Bildung von aufeinanderfolgenden Wellenabschnitten oder Spulen fortgesetzt.
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Es wird insbesondere auf das Diagramm Bezug genommen, das in 3 gezeigt ist, wobei ausgehend von dem Segment s2 des Kommutators der Leiterdraht W einen zweiten Wicklungsabschnitt oder eine zweite Spule S2 rund um die Gruppe von Zähnen N–Q bildet, mit jeweiligen aktiven Bereichen ap1 und ap2 in den Schlitzen zwischen den Zähnen M und N und zwischen den Zähnen Q und R und mit vorderen Verbindungen oder Brücken, die mit h1 und h2 gekennzeichnet sind.
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Sobald der Wicklungsabschnitt oder die Spule S2 fertiggestellt ist, wird der hervortretende Leiterdraht W mit dem Segment des Kommutators, das mit s12 gekennzeichnet ist, verbunden und wird von hier aus weitergeführt, um einen weiteren Wicklungsabschnitt oder eine weitere Spule S3 ebenfalls vom Wellentyp zu bilden, mit jeweiligen aktiven Bereichen ap1 und ap2 zwischen den Zahnpaaren A und B und E und F.
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Der Wicklungsabschnitt oder die Spule S3 sowie die Abschnitte S2 und S1 umfassen eine Gruppe von vier Zähnen B–E des Lamellenpakets 2.
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Der aus dem Abschnitt oder der Spule S3 austretende Leiterdraht W wird mit dem Segment s3 verbunden und wird von hier fortgeführt, um einen folgenden Abschnitt oder eine folgende Spule S4 ebenfalls vom Wellentyp zu bilden.
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Der Wicklungsabschnitt oder die Spule S4 umfasst eine Gruppe von vier Zähnen O–R des Lamellenpakets 2 und hat aktive Bereich ap1 und ap2, die sich jeweils in die Schlitze zwischen den Zähnen N und O und zwischen den Zähnen R und S hinein erstrecken.
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Ausgehend von dem Abschnitt oder der Spule S4 wird der Draht W mit dem Segment s13 des Kommutators verbunden.
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Die Herstellung der Ankerwicklung 5 wird dann fortgesetzt mit der Bildung von weiteren Abschnitten oder Spulen vom Wellentyp, mit Intervallen, die jenen der vorhergehenden Abschnitte oder Spulen S2–S4 vom Wellentyp entsprechen, bis der Draht wieder das mit s1 bezeichnete Segment des Kommutators erreicht.
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Bei der Ankerwicklung 5, die entsprechend dem in 3 gezeigten Schema hergestellt wird, kann der dem Kommutator 3 zugeordnete Bürstenhalter in zweckmäßiger Weise mit nur zwei Bürsten B1 und B2 und diesbezüglichem Zubehör (Führungskäfige, Federn, Verbindungsflansche etc.) ausgebildet sein, wodurch eine bedeutende Kosteneinsparung und Gewichtsreduzierung erreicht wird.
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Verglichen mit einer üblichen Wicklung, die in ihrer Gesamtheit aus einer Schleifenwicklung besteht, führt die in 3 gezeigte Ankerwicklung 5 zu einer wesentlichen Einsparung an verwendetem Kupfer, die etwa 25% des Gewichts gleichkommt. Das Ergebnis sind bedeutende Kostenvorteile und eine zweckdienliche Gewichtsreduzierung.
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Es ist offensichtlich, dass Ausführungsformen und Konstruktionsdetails gegenüber jenen, die vorstehend anhand eines Beispiels beschrieben wurden, weitgehend variiert werden können, ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern und ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche angegeben ist.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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