DE4328041A1 - Commutator motor for a drive unit - Google Patents

Commutator motor for a drive unit

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Abstract

The invention relates to a commutator motor for a drive unit, a commutator, a laminated core and (at the ends of this laminated core) in each case one end disc, which consists of plastic, being arranged permanently on the armature shaft of the armature in order to fix and insulate the winding overhangs of the windings. A simple and compact design of this commutator motor (1), including the coupling to the drive elements for a motor/pump unit or for another drive unit, is achieved in that the end discs (17, 19) can be coupled in a positively locking manner to control and/or coupling elements, which rotate such that they are rotationally locked to the armature shaft (7), for the drive unit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor für ein Antriebs­ aggregat, insbesondere für eine Motor-Pumpen-, Motor-Lüfter- oder Motor-Getriebe-Einheit der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a commutator motor for a drive aggregate, especially for a motor pump, motor fan or Motor-gear unit in the preamble of claim 1 specified type.

Die Gerätehersteller von Kleingebläsen, Lüftern, Motor-Getriebe- Einheiten usw. verlangen Elektromotore, welche einerseits sehr kompakt und von kurzer Baulänge sein sollen und andererseits aber eine hohe Leistung aufweisen. Bei derartigen leistungsstarken Elektromotoren von kurzer Baulänge ist es dem Anmelder bekannt, die Lagereinheit mit in den Wicklungskopf zu verlegen. Diese Lager sind wegen der elektrischen Sicherheit von einer becher­ förmigen Scheibe umgeben, welche mit einer isolierenden End­ scheibe an der Stirnfläche des lamellierten Läuferblechpaketes einstückig ausgebildet ist. Durch diese Scheibe wird der zur Verfügung stehende Raum für die Wickelköpfe derart gemindert, daß die die Wickelköpfe bildenden Stirnverbindungsleiter der Spulen teilweise bogenförmig verlaufen. Aufgrund dieser Wickelkopfaus­ bildung ergibt sich eine verhältnismäßig große Baulänge in axialer und radialer Richtung. Außerdem bedingt der krumme Ver­ lauf der Wicklungswindungen in den Wicklungsköpfen einen großen Aufwand an Wicklungswerkstoff.The device manufacturers of small blowers, fans, motor gearboxes Units etc. require electric motors, which on the one hand are very should be compact and short, and on the other hand have high performance. With such powerful Electric motors of short length are known to the applicant to install the bearing unit in the winding head. These Bearings are from a cup because of electrical safety shaped disk, which with an insulating end washer on the face of the laminated rotor laminated core is formed in one piece. Through this disc the Available space for the winding heads reduced so that the end connecting conductors of the coils forming the end windings partially arched. Because of this end winding education results in a relatively large overall length in axial and radial direction. In addition, the crooked ver course of the winding turns in the winding heads a large Expenditure on winding material.

Weiterhin ist durch die DE 15 38 728 A1 eine Anordnung der ein­ gangs genannten Art bekannt. Bei einem Läufer für elektrische Maschinen ist eine Anordnung mit Endscheiben zur räumlichen Fixierung und Isolierung der Wickelköpfe von Ankerspulen vorhan­ den. Diese Endscheiben weisen neben den radialen Stegen auch einen von den Wickelköpfen umgebenden, nach außen gerichteten zylindrischen Ansatz auf.Furthermore, from DE 15 38 728 A1 an arrangement of the known type. With a runner for electrical Machines is an arrangement with end disks for spatial Fixation and insulation of the winding heads of armature coils existing the. In addition to the radial webs, these end disks also have one facing outwards, surrounded by the winding overhangs cylindrical approach.

Auch ist in der EP 132 427 B1 ein Läufer eines Elektromotors offenbart, bei dem ein geradliniger Verlauf der Wicklungsleiter durch eine umlaufende Nut in der Antriebswelle erreicht wird.Also in EP 132 427 B1 is a rotor of an electric motor discloses, in which a straight course of the winding conductor  is achieved by a circumferential groove in the drive shaft.

Schließlich ist durch die CH 575 189 noch ein Elektromotor be­ kannt, bei dem die Anordnung eines Lagers teilweise in den Wickelkopf hineinragt.Finally, the CH 575 189 is an electric motor knows, in which the arrangement of a camp partially in the The winding head protrudes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutatormotor für ein Antriebsaggregat zu schaffen, der einfach und kompakt ausgebildet ist, leicht montier- und schnell und sicher mit An­ triebsgliedern kuppelbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.The invention has for its object a commutator motor to create a drive unit that is simple and compact is trained, easy to assemble and fast and safe with An drive elements can be coupled. This task is carried out by the im Characteristic characterized claim 1 solved.

Der Kommutatormotor hat ein aus einfachen Bauteilen bestehende Ankerwelle, wobei die Ausrichtung des Kommutators zu der End­ scheibe einfach durch eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen Teilen erzielt wird. Auch sind zum Kuppeln des Kommutator­ motors mit dem Pumpen- oder Lüfterflügelrad keine zusätzlichen Kupplungsglieder erforderlich, da diese mit an den Endscheiben integriert angeordnet sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.The commutator motor has a simple component Armature shaft, with the orientation of the commutator towards the end simply slice through a positive connection between these parts is achieved. Also for coupling the commutator motors with the pump or fan impeller no additional Coupling links required as these are on the end plates are integrated. Further advantageous configurations of the subject matter of the invention are the further subclaims remove.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is based on an embodiment in the following described in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kommutatormotor, Fig. 1 shows a section through a commutator motor,

Fig. 2 die Ankerwelle in schaubildlicher Darstellung, Fig. 2, the armature shaft in perspective view,

Fig. 3 die Endscheibe auf der A-Seite im Schnitt, Fig. 3, the end plate on the A-side in section,

Fig. 4 die A-seitige Endscheibe in Draufsicht, Fig. 4, the A-side end plate in top view,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die B-seitige Endscheibe, Fig. 5 is a plan view of the B-side end plate,

Fig. 6 einen Schnitt durch die B-seitige Endscheibe, Fig. 6 shows a section B-side by the end plate,

Fig. 7 einen Schnitt durch den Kommutator und Fig. 7 shows a section through the commutator and

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Kommutator. Fig. 8 is a plan view of the commutator.

Die Fig. 1 zeigt einen Kommutatormotor für ein Antriebsaggregat, welches eine Kunststoff-Förderpumpe 3 für Kraftfahrzeuge ist. Im Rahmen der Erfindung kann dieses Antriebsaggregat auch aus einer anderen Motor-Pumpen-, Motor-Lüfter- oder Motor-Getriebe-Einheit bestehen. Der Kommutatormotor 1 hat einen Anker 5 mit einer Ankerwelle 7, auf welcher ein Kommutator 9, ein Blechpaket 11 und an den Stirnseiten 13, 15 dieses Blechpaketes 11 je ein aus Kunststoff bestehende Endscheibe 17, 19 zur Fixierung und Iso­ lierung der Wickelköpfe 21, 23 der Ankerwicklungen angeordnet sind. Das Blechpaket 11 und die Endscheiben 17, 19 sind mittels je eines Preßsitzes auf der Ankerwelle fest gelagert. Zu diesem Zweck weisen die Endscheiben 17, 19 in den Lagerbohrungen 79, 81 vorstehende Längsrippen 83, 85 auf. Fig. 1 shows a commutator motor for a drive unit, which is a plastic feed pump 3 for motor vehicles. In the context of the invention, this drive unit can also consist of another motor-pump, motor-fan or motor-gear unit. The commutator motor 1 has an armature 5 with an armature shaft 7 on which a commutator 9 , a laminated core 11 and on the end faces 13 , 15 of this laminated core 11 each have an end disk 17 , 19 made of plastic for fixing and isolating the winding heads 21 , 23 the armature windings are arranged. The laminated core 11 and the end disks 17 , 19 are each fixedly mounted on the armature shaft by means of a press fit. For this purpose, the end disks 17 , 19 have longitudinal ribs 83 , 85 protruding in the bearing bores 79 , 81 .

Die Endscheiben 17, 19 sind mit radialen Stegen 25, 27 versehen, welche die nicht dargestellten Zwischenstege zwischen den Wick­ lungsnuten in dem Blechpaket 11 abdecken. Darüberhinaus sind die Endscheiben 17, 19 mit mit der Ankerwelle 7 drehschlüssig umlau­ fenden Steuer- und/oder Kupplungsgliedern für das Antriebsaggre­ gat formschlüssig gekuppelt. Zu diesem Zweck ist die auf der der B-Seite der Ankerwelle 7 mit dem darauf befestigten Kommutator 9 gegenüberliegenden A-Seite angeordnete Endscheibe 19 als Mit­ nahmeglied mit einem in einem Pumpengehäuse 29 angeordneten Pum­ penrotor 31 drehschlüssig verbunden. Hierzu weist die mit der Ankerwelle 7 fest verbundene Endscheibe 19 außenseitig konzen­ trisch zu der Ankerwelle 7 ausgebildete Kupplungsklauen 33, 35, 37 auf, welche in Ausnehmungen des als Rotationsgliedes dienenden Pumpenrotors 31 formschlüssig eingreifen. The end plates 17 , 19 are provided with radial webs 25 , 27 which cover the intermediate webs, not shown, between the winding grooves in the laminated core 11 . In addition, the end plates 17 , 19 with the armature shaft 7 rotatably umlau fenden control and / or coupling members for the Antriebsaggre gat positively coupled. For this purpose, on the B side of the armature shaft 7 with the commutator 9 mounted thereon opposite A-side end plate 19 is disposed as with the name membered rotor should rotationally connected with a 31 arranged in a pump housing 29 Pum. For this purpose, the end plate is firmly connected to the armature shaft 7 to 19 outside concentrated trisch formed to the armature shaft 7 coupling claws 33, 35, 37, which engage positively in recesses in the rotary member serving as the pump rotor 31st

Die Kupplungsklauen 33, 35, 37 sind übrigens an dem freien Ende 39 eines hohlzylindrischen Ansatzes 41 an dem radiale Stege 25 aufweisenden Scheibenteil 26 der Endscheibe 19 angeordnet. Hier­ bei weist der hohlzylindrische Ansatz 41 zwischen den Kupplungs­ klauen 33, 35, 37 und dem Scheibenteil 26 mit den radialen Stegen 25 eine U-förmige, umlaufende Nut 43 zur Aufnahme von Ankerwick­ lungen 21 auf, derart, daß deren Wicklungswindungen sehnenartig über die Stirnfläche 45 des Scheibenteiles 26 der Endscheibe 19 verlaufen.The coupling claws 33 , 35 , 37 are incidentally arranged on the free end 39 of a hollow cylindrical projection 41 on the disk part 26 of the end disk 19 which has radial webs 25 . Here at the hollow cylindrical projection 41 between the coupling claws 33 , 35 , 37 and the disk part 26 with the radial webs 25 has a U-shaped, circumferential groove 43 for receiving armature windings 21 , such that their winding turns tendon-like over the end face 45 of the disk part 26 of the end disk 19 extend.

Da der Kommutatormotor 1 von dem Pumpengehäuse 29 getrennt ge­ fertigt und montiert und erst später mit dem Pumpengehäuse 29 verbunden wird, ist ein Transportsicherungselement 47 über das A-seitige Ende 49 des Motorgehäuses 51 übergestülpt angeordnet, wobei die Kupplungsklauen 33, 35, 37 des hohlzylindrischen An­ satzes 41 in einer Lagerbohrung 53 lagern. Dieses ist wegen des Fehlens eines Lagerschildes auf der A-Seite des Motorgehäuses 51 erforderlich.Since the commutator motor 1 is manufactured and assembled separately from the pump housing 29 and is only later connected to the pump housing 29 , a transport securing element 47 is placed over the A-side end 49 of the motor housing 51 , the coupling claws 33 , 35 , 37 of the hollow cylindrical one Store at set 41 in a bearing bore 53 . This is necessary due to the lack of a bearing plate on the A side of the motor housing 51 .

Übrigens ermöglicht die U-förmige Nut 43, daß die Wicklungswin­ dungen der Ankerwicklungen sehnenartig über die Stirnfläche 55 des Scheibenteiles 26 der Endscheibe 19 verlaufen. Hierdurch wird weniger Wicklungslänge benötigt, was auch zu einer Verminderung des Kupfervolumens führt. Außerdem wird hierbei der Außendurch­ messer des Wickelkopfes verkleinert, was eine kompakte Ausbildung des Kommutatormotors ermöglicht.Incidentally, the U-shaped groove 43 allows the Wicklungswin applications of the armature windings tendon-like over the end face 55 of the disc part 26 of the end plate 19 . As a result, less winding length is required, which also leads to a reduction in the copper volume. In addition, the outer diameter of the end winding is reduced, which enables a compact design of the commutator motor.

Für ein optimales Aufbringen der Ankerwicklungen ist es erforder­ lich, daß die Haken 57 an dem Kommutator 9 zu den Wicklungsnuten in dem Blechpaket 11 bzw. zu der Endscheibe 17 ausgerichtet ange­ ordnet sind. Um ein Verdrehen des auf der Ankerwelle 7 aufge­ preßten Kommutators 9 für die Endscheibe 17 sicher zu verhindern, ist der Kommutator 9 erfindungsgemäß mit konzentrisch zu der An­ triebswelle 7 angeordneten Ausnehmungen 59, 61, 63, 65 versehen, in welche entsprechende konzentrisch zu der Endscheibe 17 außen­ seitig ausgebildete Kupplungsklauen 67, 69, 71, 73 formschlüssig eingreifen. Hierbei sind die Kupplungsklauen 67, 69, 71, 73 an dem freien Ende 75 eines hohlzylindrischen Ansatzes 77 an dem radiale Stege 27 aufweisenden Scheibenteil 28 der Endscheibe 17 angeordnet. In vorteilhafter Ausgestaltung weist der hohlzylin­ drische Ansatz 77 vier um 90° versetzt zueinander angeordnete Kupplungsklauen 67, 69, 71, 73 auf. Weiterhin bestehen die End­ scheiben 17, 19 mit den einstückig ausgebildeten Kupplungsklauen aus Spritz- oder Preßteilen aus Kunststoff.For an optimal application of the armature windings, it is required that the hooks 57 on the commutator 9 are aligned with the winding slots in the laminated core 11 or with the end plate 17 . In order to prevent rotation of the pressed on the armature shaft 7 commutator 9 for the end plate 17 , the commutator 9 is provided according to the invention with concentrically to the drive shaft 7 arranged recesses 59 , 61 , 63 , 65 , in which corresponding concentrically to the end plate 17 engage coupling claws 67 , 69 , 71 , 73 on the outside. Here, the coupling claws 67 , 69 , 71 , 73 are arranged at the free end 75 of a hollow cylindrical projection 77 on the disk part 28 of the end disk 17 which has radial webs 27 . In an advantageous embodiment, the hollow cylindrical extension 77 has four coupling claws 67 , 69 , 71 , 73 which are offset by 90 ° to one another. Furthermore, the end discs 17 , 19 with the integrally formed coupling claws made of injection molded or pressed parts made of plastic.

Claims (10)

1. Kommutatormotor für ein Antriebsaggregat, insbesondere für eine Motor-Pumpen-, Motor-Lüfter- oder Motor-Getriebe-Ein­ heit, wobei auf der Ankerwelle des Ankers ein Kommutator, ein Blechpaket und an den Stirnseiten dieses Blechpaketes je ein aus Kunststoff bestehende Endscheibe zur Fixierung und Isolierung der Wickelköpfe der Wicklungen fest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheiben (17, 19) mit mit der Ankerwelle (7) drehschlüssig umlaufenden Steuer- und/oder Kupplungsgliedern für das Antriebsaggregat form­ schlüssig kuppelbar sind.1. Commutator motor for a drive unit, in particular for a motor pump, motor fan or motor gear unit, with a commutator, a laminated core on the armature shaft of the armature and an end plate each made of plastic on the end faces of this laminated core for the fixation and insulation of the winding heads of the windings are fixedly arranged, characterized in that the end disks ( 17 , 19 ) with the armature shaft ( 7 ) rotatably rotating control and / or coupling members for the drive unit can be positively coupled. 2. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der der Seite der Ankerwelle (7) mit dem darauf befestigten Kommutator (9) gegenüberliegenden Seite angeord­ nete Endscheibe (19) als Mitnahmekupplungsglied mit einem Pumpenrotor (31) oder einem Lüfterrad oder einem sonstigen anzutreibenden Rotationsglied drehschlüssig verbindbar ist.2. Commutator motor according to claim 1, characterized in that on the side of the armature shaft ( 7 ) with the commutator ( 9 ) mounted thereon opposite side angeord Nete end plate ( 19 ) as a driving coupling member with a pump rotor ( 31 ) or a fan wheel or one other rotational member to be driven is rotatably connected. 3. Kommutatormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ankerwelle (7) fest verbundene Endscheibe (19) außenseitig konzentrisch zu der Ankerwelle (7) ausgebildete Kupplungsklauen (33, 35, 37) aufweist, welche in Ausnehmun­ gen des anzutreibenden Rotationsgliedes (31) formschlüssig eingreifen.3. commutator motor according to claim 2, characterized in that with the armature shaft ( 7 ) firmly connected end plate ( 19 ) on the outside concentrically to the armature shaft ( 7 ) formed coupling claws ( 33 , 35 , 37 ) which in Ausnehmun gene of the rotary member to be driven ( 31 ) intervene positively. 4. Kommutatormotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsklauen (33, 35, 37) an dem freien Ende (39) eines hohlzylindrischen Ansatzes (41) an dem radiale Stege (25) aufweisenden Scheibenteil (26) der Endscheibe (19) angeordnet sind. 4. commutator motor according to claim 3, characterized in that the coupling claws ( 33 , 35 , 37 ) at the free end ( 39 ) of a hollow cylindrical projection ( 41 ) on the radial webs ( 25 ) having disc part ( 26 ) of the end plate ( 19 ) are arranged. 5. Kommutatormotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Ansatz (41) zwischen den Kupplungs­ klauen (33, 35, 37) und dem Scheibenteil (26) mit den ra­ dialen Stegen (25) eine U-förmige, umlaufende Nut (43) zur Aufnahme von Ankerwicklungen (21) aufweist, derart, daß deren Wicklungswindungen sehnenartig über die Stirnfläche (45) des Scheibenteiles (26) der Endscheibe (19) verlaufen.5. commutator motor according to claim 4, characterized in that the hollow cylindrical projection ( 41 ) between the coupling claws ( 33 , 35 , 37 ) and the disc part ( 26 ) with the ra dialen webs ( 25 ) has a U-shaped, circumferential groove ( 43 ) for receiving armature windings ( 21 ), in such a way that their winding turns extend like a string over the end face ( 45 ) of the disk part ( 26 ) of the end disk ( 19 ). 6. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (9) konzentrisch zu der Ankerwelle (7) ange­ ordnete Ausnehmungen (59, 61, 63, 65) aufweist, in welche entsprechend konzentrisch an der Endscheibe (17) außenseitig ausgebildete Kupplungsklauen (67, 69, 71, 73) formschlüssig eingreifen.6. commutator motor according to claim 1, characterized in that the commutator ( 9 ) concentrically to the armature shaft ( 7 ) arranged recesses ( 59 , 61 , 63 , 65 ), in which correspondingly concentrically formed on the end plate ( 17 ) outside clutch claws ( 67 , 69 , 71 , 73 ) engage positively. 7. Kommutatormotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsklauen (67, 69, 71, 73) an dem freien Ende (75) eines hohlzylindrischen Ansatzes (77) an dem radiale Stege (27) aufweisenden Scheibenteil (28) der Endscheibe (17) angeordnet sind.7. commutator motor according to claim 6, characterized in that the coupling claws ( 67 , 69 , 71 , 73 ) at the free end ( 75 ) of a hollow cylindrical projection ( 77 ) on the radial webs ( 27 ) having disc part ( 28 ) of the end plate ( 17 ) are arranged. 8. Kommutatormotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Ansatz (77) vier um 90° versetzt zuein­ ander angeordnete Kupplungsklauen aufweist.8. commutator motor according to claim 7, characterized in that the hollow cylindrical projection ( 77 ) has four offset by 90 ° zuein other arranged clutch claws. 9. Kommutatormotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrungen (79, 81) der Endscheibe (17, 19) in Achsrichtung verlaufende, vorstehende Längsrippen (83, 85) aufweisen.9. Commutator motor according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing bores ( 79 , 81 ) of the end plate ( 17 , 19 ) have projecting longitudinal ribs ( 83 , 85 ) extending in the axial direction. 10. Kommutatormotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheiben (17, 19) aus Spritz- oder Preßteilen aus Kunststoff bestehen.10. Commutator motor according to one of the preceding claims, characterized in that the end plates ( 17 , 19 ) consist of injection molded or pressed parts made of plastic.
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