DE8225881U1

DE8225881U1 - COMMUTATOR MOTOR OF LOW AXIAL LENGTH, ESPECIALLY FOR DRIVING A MOTOR VEHICLE COOLER FAN

Info

Publication number: DE8225881U1
Application number: DE19828225881
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1983-05-19

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 82 G 32 8 ODE

Kommutatormotor geringer axialer Baulänge, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeua-Kühlerventilators Commutator motor of small axial length, in particular for driving a motor vehicle radiator fan

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutatormotor geringer axialer Baulänge, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeug-KUhlerventilators gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein derartiger Kommutatormotor ist aus dtr DE-U-72 09 51β bekannt.The invention relates to a commutator motor of small axial length, in particular for driving a Motor vehicle radiator fan according to the generic term of Claim 1; Such a commutator motor is known from DE-U-72 09 51β.

Bei dem bekannten, insbesondere zum Antrieb von Rasenmähern vorgesehenen Kommutatormotor wird zur Erzielung einer in Rotorwellen-Längsrichtung kleinen Pauhöhe vorgeschlagen, die Rotorwelle einseitig, vorzugsweise antriebsseitig, in einem Motorgehäuse in einer in den Rotor hineinragenden Lageretelle drehbar zu halten und dazu das Ankerblechpaket mit einem topfförmigen Einzug zu versehen, der mit seiner geöffneten Topfseite die Rotorwellen-Lagerstelle umfaßt. Der Kommutator ist im bekannten Fall in seiner vollen axialen Länge axial vor den aus dem Rotorblechpaket stirnseitig herausragenden Wickelköpfen der Rotorwicklung angeordnet. In the known, in particular provided for driving lawnmowers commutator motor is to achieve an in Proposed rotor shaft longitudinal direction small pitch, the rotor shaft on one side, preferably on the drive side, in to hold a motor housing rotatably in a bearing part protruding into the rotor, and for this purpose the laminated core to be provided with a cup-shaped indentation which, with its open cup side, encompasses the rotor shaft bearing point. In the known case, the full axial length of the commutator is axially in front of the end face from the laminated rotor core arranged protruding end windings of the rotor winding.

Durch die DE-A1-29 26 545 ist ein weiterer, axial kurzbauender und insbesondere zum Antrieb von Kühlerventilatoren in Kraftfahrzeugen vorgesehener Kommutatormotor bekannt, bei dem der Kommutator einschließlich seiner Bürsten-1auffläche in einen radialen Zwischenraum zwischen der Rotorwelle und dem in radialem Abstand zur Rotorwelle angeordnetem Rotorpaket eingetaucht ist.DE-A1-29 26 545 provides another, axially short one and in particular a commutator motor intended to drive radiator fans in motor vehicles is known, in which the commutator including its brush surface into a radial gap between the rotor shaft and the one arranged at a radial distance from the rotor shaft Rotor package is submerged.

Bk 2 Bih / 10.09.1982Bk 2 Bih / 09/10/1982

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- 2 - VPA 82 G328 0DE- 2 - VPA 82 G328 0DE

Während in beiden vorgenannten bekannten Fällen zur Erzielung einer verkürzten axialen Baulänge u.a. unter Vergrößerung der radialen Motorabmessungen zusätzlich auch noch spezielle Blechformen für das nicht den vollen Raum zwischen Rotorwelle und Rotorwicklung in radialer Richtung ausfüllende Rotorblechpaket vorgesehen werden müssen/ soll gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung bei Beibehaltung zumindest gleich guter Leistungedaten und der für herkömmlich gebaute Gleichstrommotoren üblichen Rotorblechpaketform und Rotorwickeltechnik trotzdem eine merkliche Verkürzung der axialen Baulänge erreicht werden.
( While in both of the aforementioned known cases to achieve a shortened axial length, among other things, while increasing the radial motor dimensions, special sheet metal shapes for the rotor core that does not fill the entire space between the rotor shaft and rotor winding in the radial direction must / should be provided according to the object of the present invention if at least retained equally good performance data and the rotor lamination stack shape and rotor winding technology common for conventionally built direct current motors, a noticeable reduction in the overall axial length can be achieved.
(

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kommutatormotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnende Lehre des Patentanspruchs 1 möglich; vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.The solution to this problem is according to the invention in a commutator motor of the type mentioned by the characterizing Teaching of claim 1 possible; advantageous embodiments of this invention are each subject of the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen aufgebauten Kommutatormotor kann weitestgehend auf Fertigungs- und KonstruktionselementeIn the case of the commutator motor constructed according to the invention, manufacturing and construction elements can be used as far as possible

konventioneller Gleichstrommotoren/ insbesondere permanentmagneterregter Gleichstrommotoren/ zurückgegriffen werden/ da von einem normalen Blechpaket mit in üblicher Wickel- s technik in die Nuten dieses Blechpaketes einbringbarer und mit den Haken des Kommutators zu verbindender Rotorwicklung ausgegangen wird/ indem der Kommutator zunächst beim Wickeln der Rotorwicklung noch nicht in den radialen Freiraum eintaucht/ somit die Kommutatorhaken für eine maschinelle Kontaktierung und Verbindung mit den Wicklungsdrähten beim Einbringen der Rotorwicklung frei zugänglich sind, und indem anschließend der Kommutator bis zum zumindest teilweisen axialen Eintauchen seines hakenseitigen Endes in den radialen Freiraum auf der Rotorwelle verschoben werden kann.conventional DC motors / be / fall back in particular a permanent magnet DC motors / da is assumed a normal laminated core with einbringbarer in a conventional winding s technology in the grooves of this lamination stack and with the hooks of the commutator to be connected to the rotor winding / by the commutator not initially during the winding of the rotor winding even dips into the radial free space / thus the commutator hooks are freely accessible for mechanical contacting and connection with the winding wires when the rotor winding is inserted, and in that the commutator can then be moved until its hook-side end is at least partially axially immersed in the radial free space on the rotor shaft .

- 3 - VPA 82 G 3 2 8 O DE- 3 - VPA 82 G 3 2 8 O DE

Zweckmäßigerweise wird der radiale Freiraum jeweils durch eine leolierhUlse ausgekleidet, die nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit ihrer äußeren Mantelfläche radial innen gegen die Wickelköpfe anliegt und somit beim Wickeln der Rotorwicklung das Mindestmaß des radialen Freiraums sichert und gleichzeitig als Abstützung für die Wickelköpfe dienen kann* Zweckmäßigerweise wird die Auskleidung in Form einer topfförmigen, stirnseitig außen offenen Isolierhülse ausgebildet/ die dann in weiterer Vervollkommnung durch eine Boden-Mittelöffnung auf die Rotorwelle aufsteckbar ist und mit ihrer Bodenfläche als Isolierung gegen die eine Rotorblechpaket-Stirnseite anliegt. Zur fertigungs- und montagetechnischen Vereinfachung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung weiterhin vorgesehen/ die Isolierhülse gleichzeitig als Isolierendscheibe, gegebenenfalls mit zusätzlich angeformten Nutauekleidungen/ auszubilden und die Isolierhülse mit der Isolierendscheibe zusammen als einstückiges Spritzgußteil herzustellen.The radial free space is expediently in each case through a leolierhUlse lined according to an embodiment of the invention rests radially on the inside against the winding heads with its outer circumferential surface and thus when winding the Rotor winding ensures the minimum amount of radial clearance and at the same time serves as a support for the winding heads can * Appropriately, the lining is in the form of a pot-shaped insulating sleeve that is open on the end face / which can then be plugged onto the rotor shaft in further perfection through a central opening in the bottom and with their bottom surface as insulation against one of the rotor core stack face is applied. To simplify production and assembly, according to one embodiment of the Invention further provided / the insulating sleeve at the same time as an insulating end disk, optionally with additionally molded Nutauekleidungen / train and the insulating sleeve together with the insulating end disk as a one-piece injection-molded part to manufacture.

Um einerseits eine ungehinderte maschinelle Einbringung der Rotorwicklung und insbesondere eine Kontaktierung dieser Rotorwicklung mit den Haken des Kommutators zu ermöglichen und andererseits eine sichere Führung und Fixierung der Verbindungen zwischen den Haken des Kommutators und der Rotorwicklung im eingetauchten Zustand des Kommutators gewährleisten zu können/ müssen selbstverständlicherweise die Wickelstellung des Kommutators auf der Rotorwelle einerseits und seine anschließende Eintauchstellung andererseits aufeinander abgestimmt sein. Eine gute Führung und Fixierung der Verbindungs-Wicklungsenden zwischen der Rotorvricklung und den Haken wird dadurch ermöglicht/ daß nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zumindest die das bakenseitige Ende des Kommutators umgebende Isolierhülse mit ihrer axialen Vorderkante um ein geringes Maß axial über die axial Außenbegrenzung des Wickelkopfes überstehtOn the one hand, an unhindered machine introduction of the To enable rotor winding and in particular contacting this rotor winding with the hook of the commutator and on the other hand, secure guidance and fixing of the connections between the hooks of the commutator and the rotor winding to be able to ensure in the submerged state of the commutator / must of course the The winding position of the commutator on the rotor shaft on the one hand and its subsequent immersion position on the other hand be coordinated. Good guidance and fixation of the connecting winding ends between the rotor winding and the hook is made possible / that, according to a further embodiment of the invention, at least the The end of the commutator on the side of the jaw surrounding the insulating sleeve with its axial front edge by a small amount axially protrudes beyond the axial outer limit of the end winding

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-4- VPA 82G328 0DE-4- VPA 82G328 0DE

und die zu den bein) Wickeln axial vor dem Wickelkopf angeordneten Haken geführten Wicklungsenden bei in den radialen Freiraum eingetauchtem Kommutator um die Vorderkante der Isolierhülse führt gelegt sind.
5and the winding ends guided to the leg windings axially in front of the winding head are placed around the front edge of the insulating sleeve when the commutator is immersed in the radial free space.
5

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:The invention is illustrated below with the aid of a schematic illustrated embodiment in more detail in the drawing explained; show in it:

Fig. 1 in einem axialen Längsschnitt einen zum Antrieb eines Kfz-Kühlerventilators vorgesehenen Kommutatormotor kurzer axialer Baulänge/Fig. 1 in an axial longitudinal section a drive a motor vehicle cooling fan provided commutator motor short axial length /

Fig. 2 den Rotor des Kommutatormotors gemäß Fig. 1 bei noch nicht in den radialen Freiraum zwischen den Wickelköpfen eingetauchtem Kommutator,FIG. 2 shows the rotor of the commutator motor according to FIG. 1 with not yet in the radial free space between the winding heads immersed commutator,

Fig. 3 den Potor gemäß Fig. 2 bei in den radialen Freiraum zwischen den Wickelköpfen eingetauchtem Kommutator.3 shows the rotor according to FIG. 2 with the commutator immersed in the radial free space between the end windings.

Fig. 1 zeigt einen, weitgehend auf Bauelemente eines konventionellen Dauermagnetmotors zurückgreifenden. Antriebsmotor für einen Kfz-Ventilatorantrieb. Dazu ist auf der Rotorwelle 3 des Kommutatormotors A-seitig ein in Fig.1 nur teilweise gezeichnetes Ventilator-Laufrad 1 befestigt. Die Rotorwelle 3 ist über Kugellager 13, 14 in Lagerschildem 17/ 18 gelagert, die an ihrem äußeren Umfangsrand Pit dem Motorgehäuse 10, beisielsweise durch Verstemmen, fest verbunden sind. Die gesamte Antriebsgeinheit wird z.B. über mit ihrem einen Ende am Motorgehäuse 10 befestigte Haltewinkel 19 in einem Luftführungsgehäuse vor einem Kfz-Kühler gehalten. An der Innenwandung des Motorgehäuses 10 sind teilschalenförmige Dauermagnete 11, 12 befestigt. Wie aus Fig. 1 oben links ersichtlich, ist axial zwischen dem linken Lagerschild 17 und dem schalenförmigen Dauermagnet in eine axiale Schlitzöffnung des Motorgehäuses 10 eineFig. 1 shows a, largely based on components of a conventional permanent magnet motor. Drive motor for a motor vehicle fan drive. For this purpose, on the A-side of the rotor shaft 3 of the commutator motor there is a one shown in FIG only partially drawn fan impeller 1 attached. The rotor shaft 3 is in bearing plates via ball bearings 13, 14 17/18 stored, the pit on its outer peripheral edge the motor housing 10, for example by caulking, are firmly connected. The entire drive unit is e.g. with one end attached to the motor housing 10, bracket 19 in an air duct housing in front of a motor vehicle radiator held. Partly shell-shaped permanent magnets 11, 12 are attached to the inner wall of the motor housing 10. How out Fig. 1 can be seen at the top left, is axially between the left end shield 17 and the shell-shaped permanent magnet in an axial slot opening of the motor housing 10 a

- 5 - vpa 82 G 3 2 8 0 DE- 5 - vpa 82 G 3 2 8 0 DE

Bürstentragplatte 15 eingeschoben und fixiert gehalten, an der ein Hammerbürstensystem 16 schwenkbar gelagert ist, dessen Kohlebürsten die Bürstenfläche 73 des auf dem linken Wellenende der Rotorwelle 3 befestigten Kommutators 7 beschleifen.Brush support plate 15 pushed in and held in place, on which a hammer brush system 16 is pivotably mounted, the carbon brushes of which the brush surface 73 of the left shaft end of the rotor shaft 3 attached commutator 7 grind.

The rotor of the commutator motor contains, among other things, a conventional -i

tionelles Blechpaket 2, das in seinen radial außenliegenden Nuten in üblicher Weise eine Rotorwicklung aufnimmt, die mit ihren Wickelköpfen 4 bzw. 5 axial über die einetional laminated core 2, which in its radially outer Grooves in the usual way receives a rotor winding with their end windings 4 and 5 axially over the one

und die andere Stirnseite des Rotorblechpaketes 2 über- ■and the other end face of the laminated rotor core 2 over- ■

seht. Das in Fig.1 bis Fig.3 eingestellte Rotorblechpaket 2 entspricht der Bauform eines konventionellen Kommutatormotors und weist keine gesonderten Blechformen z.B. zur Erzielung eines axialen Einzugs auf, in den zur Verkürzung der axialen Baulänge Lagerstellen bzw. Spezialformen von Kommutatoren eintauchen.look. The rotor core 2 set in Fig. 1 to Fig. 3 corresponds to the design of a conventional commutator motor and does not have any separate sheet metal shapes, e.g. Achieving an axial indentation in the bearing points or special shapes to shorten the overall axial length immersed in commutators.

To shorten the axial length is in the invention

gemäßen Kommutatormotor - wie aus Fig. 1 und Fig. 3 ersichtlich - A-seitig die Lagerstelle mit dem Kugellager 14 in dem radialen Freiraum F2 zwischen dem Wickelkopf 5 einerseits plaziert und B-seitig der Kommutator 7 mit seinem hakenseitigen Ende soweit in den radialen Freiraum F1 zwisehen dem Wickelkopf 4 und dem linken Ende der Rotorwelle 3 eingeschobenen angeordnet, daß im wesentlichen nur noch die Bürstenlauffläche 73 des Kommutators 7 in radialer Richtung für das zugeordnete Hammerbürstensystem 16 frei zugänglich ist.According to the commutator motor - as can be seen from Fig. 1 and Fig. 3 - the bearing point with the ball bearing 14 in placed the radial free space F2 between the end winding 5 on the one hand and the B-side the commutator 7 with his The end on the hook side so far into the radial free space F1 between the end winding 4 and the left end of the rotor shaft 3 arranged inserted that essentially only the brush running surface 73 of the commutator 7 in the radial direction is freely accessible for the associated hammer brush system 16.

3030th

Die Freiräume F1 bzw. F2 sind jeweils durch eine topfföraiige, etirnseitig offene Isolierhülse 6 bzw. 7 ausgekleidet, die jeweils mit ihrer radialen Mantelfläche 61, 71 radial innen an den Wickelköpfen 4, 5 und mit ihrer Bodenfläche 61,71 an der jeweiligen Stirnseite des Rotorblechpaketes 2The free spaces F1 and F2 are each marked by a pot-shaped, lined insulating sleeve 6 or 7 open at the front, each with their radial lateral surface 61, 71 radially inward on the end windings 4, 5 and with their bottom surface 61, 71 on the respective end face of the laminated rotor core 2

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anliegen. In vorteilhafter Weise ist jeweils jede Isolierhülse 6 bzw. 7 in Form eines einstückigen Spritzgußteils gleichzeitig als Isolierendscheibe ausgebildet, die auch noch mit radial über die Mantelflächen 61, 71 hinausragenden Isolierteilen zwischen den Wickelköpfen 4, 5 und den Stirnseiten des Rotorblechpaketes 2 bzw. in hier nicht näher dargestellter Weise mit in die Nuten ragenden Nutauskleidungen versehen sind. Die Isolierhülsen 6 bzw. 7 weisen jeweils in einer Nabe 8 bzw. 9 eine der durchgesteckten Rotorwelle 3 angepaßte Mittelöffnung auf.issue. Advantageously, each insulating sleeve 6 or 7 is in the form of a one-piece injection-molded part at the same time designed as an insulating end disk, which also protrudes radially beyond the lateral surfaces 61, 71 Insulating parts between the winding heads 4, 5 and the end faces of the rotor core 2 or not here as shown in more detail are provided with groove linings projecting into the grooves. The insulating sleeves 6 and 7 each have a central opening adapted to the pushed-through rotor shaft 3 in a hub 8 or 9, respectively.

( Fig. 2 zeigt die Anordnung des Kommutators 7 relativ zur Rotorwelle 3 in noch nicht in den Freiraum F1 eingetauchtem Zustand in einem Abstandsmaß A zwischen den Kommutatorhaken 71, 72 einerseits und der axialen Außenbegrenzung der Wickelköpfe 4, 5 andererseits. In dieser Stellung des Kommutators sind die Kommutatorhaken 71, 72 frei zugänglich und können z.B. beim Einbringen der Wicklung in den Rotor, auch bei maschineller Wicklung insbesondere mittels eines sogenannten Flyers, gut zugänglich mit den Verbindungen der Rotorwicklung kontaktiert werden. Nach Abschluß des Wickelvorganges wird dann der Kommutator 7 in die Stellung gemäß Fig. 3 gedrückt. Dabei legen sich . die Wicklungsverbindungen 41, 42 zwischen dem Wickelkopf und den Kommutatorhaken 71, 72 um die mit einem geringen Maß über die axiale Außenbegrenzung des Wickelkopfes 4 hinausragende Vorderkante der Mantelfläche 61 der topfförmigen Isolierhülse 6. Das Abstandsmaß A zwischen elin Kommutatorhaken 71, 72 und der Vorderkane der Mantelfläche 61 der Isolierhülse 6 ist dabei zweckmäßigerweise so zu wählen, daß zum einen bei der maschinellen Bewicklung des Läufers die Wicklungeverbindungen 41, 42 der Rotorwicklung sicher über die Haken 71/ 72 geführt und zum anderen die Drahtlänge der Wicklungsverbindungen 41, 42 zwischen den(Fig. 2 shows the arrangement of the commutator 7 relative to the rotor shaft 3 in the state not yet immersed in the free space F1 with a distance A between the commutator hooks 71, 72 on the one hand and the axial outer limit of the end windings 4, 5 on the other hand. In this position of the commutator the commutator hooks 71, 72 are freely accessible and can, for example, when the winding is introduced into the rotor, even with machine winding, in particular by means of a so-called flyer, make easily accessible contact with the connections of the rotor winding 3. The winding connections 41, 42 lie between the winding head and the commutator hooks 71 , 72 around the front edge of the lateral surface 61 of the cup-shaped insulating sleeve 6, which protrudes slightly beyond the axial outer boundary of the winding head 4 A between the commutator hooks 71, 72 and the front edge The outer surface 61 of the insulating sleeve 6 is expediently selected so that, on the one hand, the winding connections 41, 42 of the rotor winding are safely guided over the hooks 71/72 during the machine winding of the rotor and, on the other hand, the wire length of the winding connections 41, 42 between the

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Haken 71, 72 und den Wickelköpfen 4 so groß ist, daß der Kommutator 7 nach dem Wickeln und Verstemmen der Haken 71, 72 noch hinreichend weit in den radialen Freiraum F1 verschoben werden kann.Hook 71 , 72 and the winding heads 4 is so large that the commutator 7 can still be moved sufficiently far into the radial free space F1 after winding and caulking the hooks 71, 72.

10 Schutzansprüche
3 Figuren10 claims for protection
3 figures

Claims

'^ -8- VPA 82 G 3 2 8 O OE claims for protection

1. Commutator motor of small axial length / in particular for driving a motor vehicle cooling fan, with a radial free space between the rotor shaft and the overhangs axially protruding over the end faces of the laminated rotor core and with a commutator brush contact surface provided axially in front of the end winding of the one laminated rotor core end face, characterized / That the commutator (7) connected via its hooks (71, 72) is.Lt the winding connections (41, 42) of the rotor () 10 winding (winding head 4) up to the at least partial axial immersion of its hook-side end into the radial free space (F1) which is arranged displaced on a rotor core stack face on the rotor shaft (3).
15th

2. Commutator motor according to claim 1, characterized in that in the radial free space (F2) a bearing point (ball bearing 14) is at least partially immersed in the other end face of the laminated rotor core is.

3. commutator motor according to claim 1 or 2, characterized in that the radial clearances (F1 or F2) are each lined with an insulating sleeve (6 or 7).

4. commutator motor according to claim 3, characterized in that the insulating sleeves (6 or 7) with their outer jacket surface (61 or 71) radially on the inside against the end windings (4 or 5) of the rotor winding issue.

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-9 - VPA 82 G 3 2 8 O DE

5. Commutator motor according to claim 3 or k, characterized / that the insulating sleeves (6 or 7) are pot-shaped with an axially outward end opening.

6. commutator motor according to claim 5 / characterized characterized in that the bottom surfaces (62 or 72) of the pot-shaped insulating sleeves (6 or 7) are each provided with a bottom opening (hub 8 or 9) adapted to the rotor shaft (3) that can be pushed through.

) 7. Commutator motor according to claim 5 or 6, characterized in that the Insulating sleeves (6 or 7) each with their bottom surface (62 or 72) against the adjacent rotor core stack face issue.

8. Commutator motor according to one of claims 3 to 7, characterized / that the insulating sleeves (6 or 7) are designed at the same time as insulating end disks.

9. commutator motor according to claim 8, characterized

χ marked-. that the insulating sleeves (6 or 7) and the insulating end disks are each part of a one-piece injection-molded part.

10. Commutator motor according to one of claims 1 to 9, characterized / that to-

at least the end of the commutator (7) on the hook side Insulating sleeve (6) with its axial front edge by a small amount axially beyond the axial outer limit of the The winding head (4) protrudes and the hooks (71/72) which are arranged axially in front of the winding head (4) during winding are guided Winding connections (41/42) with the commutator (7) immersed in the radial free space (F1) around the front) edge of the insulating sleeve (6) are lived out.