EP0984529B1 - Haken-Kommutator für eine elektrische Maschine - Google Patents

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EP0984529B1
EP0984529B1 EP99117118A EP99117118A EP0984529B1 EP 0984529 B1 EP0984529 B1 EP 0984529B1 EP 99117118 A EP99117118 A EP 99117118A EP 99117118 A EP99117118 A EP 99117118A EP 0984529 B1 EP0984529 B1 EP 0984529B1
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EP
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commutator
hook
sliding surface
brush sliding
plane
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EP99117118A
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EP0984529A2 (de
EP0984529A3 (de
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Thomas Drexlmaier
Gerd Dipl.-Ing. Hartel
Norbert Dipl.-Ing. Heim
Michael Dipl.-Ing. König
Harald Dipl.-Ing. Redelberger
Theo Weiler
Viktor Skutschik
Michael Wagner
Christian Wiedemann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/32—Connections of conductor to commutator segment

Definitions

  • the invention relates to a hook commutator for an electrical machine according to claim 1.
  • commutators of a known type (DE-A-3 308 658), they are used for energizing provided brushes to be ground over the lamellae Distributed outer circumference of an insulating material hub with which the commutator is held on a rotor shaft.
  • the slats are on its radial inside, preferably in one piece molded claws, in the molding compound of the insulating hub anchored.
  • each one axial end they go Slats on the edge of the actual brush grinding surface in Commutator hooks over, initially from the brush grinding plane or anchoring level so that them with at least one winding wire across the commutator to be energized rotor winding and the then with the winding wire in the direction the level of the brush grinding surface or anchoring level are bent so that the unbent commutator hook with the threaded ends of the winding part of the axial Determine the extent of the entire hook and slat arrangement.
  • the axial length that can be used for a brush grinding surface may be further restricted by the fact that for manufacturing processing necessary calibration tool not until immediately is in front of the commutator hook.
  • the manufacture is simple the axial installation of the commutator and thus the axial one Total size of the electrical equipped with the hook commutator Machine can be reduced in a simple manner; such more compact electrical without reducing engine power Machines are particularly suitable for lifting hydraulic pumps in automotive anti-lock braking systems.
  • the inventive design of a hook commutator can the entire free end of the bent hook end as Brush grinding surface used and thus constant otherwise remaining engine power around the electrical machine the axial length can be shortened, which is known Case for fixing and contacting the winding wire to the axially adjoining lamella and for processing the brush grinding surface is necessary.
  • the brush grinding surface is expediently located according to the invention formed from the free ends of the commutator hook Slats parallel radially to an anchoring level which can be anchored to the commutator hook on the circumference of the insulating material hub are, initially from the anchorage level protruding free ends after wrapping at least one Winding wire in the parallel brush grinding surface below simultaneous definition of the winding wire are folded or bent.
  • FIG. 1 shows a conventional commutator with an insulating material hub 8 and a radially inner rotor shaft opening 8.1 for connection to a rotor shaft, not shown here an electrical machine; on the outer circumference of the insulating material hub 8 are distributed over the circumference in the tangential direction axially extending slats insulated from each other, of which two slats 9, 10 are shown in section are.
  • the slats 9, 10 are formed on barbs in the insulating material hub 8 and are anchored by brushes 4; 5 in the area of their brush grinding surface 4.1; 5.1 when the Ground the rotor shaft in the circumferential direction.
  • Commutator hooks 2, 3 are in one anchoring level 2.2; 3.2 on the circumference of an insulating material hub 1 with a rotor shaft opening 1.1 anchored via barbs 2.3; 2.4 or 3.3; 3.4 and are each at their other free ends as a lamella 2.1; 3.1 trained. In FIG 2 this is shown as a lamella 2.1; 3.1 trained free end of the commutator hooks 2; 3 so at an angle to the anchoring plane 2.2; 3.2 that simple Way a winding wire 6; 7 for fixing and contacting with the respective lamella 2; 3 - as shown in FIG 3 - is loopable.
  • the lamellae 2.1; 3.1 are expediently provided free ends of the commutator hooks 2, 3 are formed or have such an axial length that as a brush grinding surface 4.1; 5.1 of the brushes 4; 5 the entire axial length the insulating hub 1 can be used; this way and Way can with otherwise the same data of the electrical machine the axial outside installation space of the commutator Shorten length, which in the known case according to FIG only the winding wire fixation and winding wire contacting serving commutator hooks 9.1; 10.1 and for one minimum safety distance required when turning off the brush grinding surface the commutator hook 2; 3 is specified; such a safety distance is - as from the illustration 4 can be seen - not necessary according to the invention, since the winding wire 6; 7 radially below the brush grinding surface 4.1; 5.1 fixable and the slats 2.1; 3.1 are rotatable over their entire axial length.
  • a formed by the invention as lamellae and bent free ends of the commutator hooks may resulting slight radial enlargement of the installation space and thereby u.U. necessary shortening of the brushes when required after a constant radial width, this has a particular effect then not off if the commutator is only for a short-time operation electric motor drive to be used, in particular as a hydraulic pump drive for an anti-lock braking system, is provided.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Haken-Kommutator für eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1.
Bei Kommutatoren bekannter Art (DE-A-3 308 658) sind die von zur Bestromung vorgesehenen Bürsten zu beschleifenden Lamellen über den Außenumfang einer Isolierstoffnabe verteilt, mit der der Kommutator auf einer Rotorwelle gehalten ist. Die Lamellen sind an ihrer radialen Innenseite, vorzugsweise durch einstückig angeformte Krallen, in der Preßstoffmasse der Isolierstoffnabe verankert. An ihrem jeweils einem axialen Ende gehen die Lamellen randseitig zur eigentlichen Bürstenschleiffläche in Kommutator-Haken über, die zunächst von der Bürstenschleifflächen-Ebene bzw. Verankerungs-Ebene derart abstehen, daß sie mit zumindest einem Wicklungsdraht der über den Kommutator zu bestromenden Rotorwicklung umwickelbar sind und die anschließend unter Festlegung des Wicklungsdrahtes in Richtung der Ebene der Bürstenschleiffläche bzw. Verankerungsebene derart umgebogen sind, daß die ungebogenen Kommutator-Haken mit den eingefädelten Wicklungsenden einen Teil der axialen Ausdehnung der gesamten Haken-Lamellen-Anordnung bestimmen. Die für eine Bürstenschleiffläche nutzbare axiale Länge wird u.U. dadurch weiter eingeschränkt, daß ein zur Fertigungsbearbeitung notwendiges Abdrehwerkzeug nicht bis unmittelbar vor den Kommutator-Haken führbar ist.
Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll bei einfacher Fertigung der axiale Einbau des Kommutators und somit die axiale Gesamtgröße der mit dem Haken-Kommutator ausgestatteten elektrischen Maschine auf einfache Weise vermindert werden; derartige ohne Reduzierung der Motorleistung kompaktere elektrische Maschinen eignen sich insbesondere zum Auftrieb von Hydraulikpumpen in Kraftfahrzeug-Antiblockiersystemen.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Haken-Kommutator gemäß Patentanspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Haken-Kommutators kann das gesamte freie Ende des umgebogenen Hakenende als Bürstenschleiffläche ausgenutzt und somit bei ansonsten konstant bleibender Motorleistung die elektrische Maschine um die axiale Baulänge verkürzt ausgeführt werden, die im bekannten Fall zur Festlegung und Kontaktierung des Wicklungsdrahtes an die sich axial anschließende Lamelle sowie zur Bearbeitung der Bürstenschleiffläche notwendig ist.
Zweckmäßigerweise liegt die Bürstenschleiffläche der erfindungsgemäß aus den freien Enden der Kommutator-Haken gebildeten Lamellen parallel radial zu einer Verankerungsebene mit der die Kommutator-Haken am Umfang der Isolierstoffnabe verankerbar sind, wobei die zunächst von der Verankerungsebene abstehenden freien Enden nach Umschlingung zumindest eines Wicklungsdrahtes in die parallele Bürstenschleiffläche unter gleichzeitiger Festlegung des umschlingenden Wicklungsdrahtes umgelegt bzw. umgebogen sind.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
FIG 1
einen herkömmlichen Haken-Kommutator;
FIG 2
einen erfindungsgemäßen Kommutator mit abstehendem Hakenende ohne Wicklungsdraht;
FIG 3
den Kommutator gemäß FIG 2 mit Wicklungsdraht;
FIG 4
den Kommutator gemäß FIG 3 mit als Lamelle in die Ebene der Bürstenschleiffläche abgebogenem Hakenende.
FIG 1 zeigt einen herkömmlichen Kommutator mit einer Isolierstoffnabe 8 und einer radial inneren Rotor-Wellenöffnung 8.1 zur Verbindung mit einer hier nicht dargestellten Rotorwelle einer elektrischen Maschine; am Außenumfang der Isolierstoffnabe 8 sind über den Umfang verteilt in tangentialer Richtung gegeneinander isolierte, axial verlaufende Lamellen fixiert, von denen hier zwei Lamellen 9;10 im Schnitt dargestellt sind. Die Lamellen 9;10 sind über angeformte Widerhaken in der Isolierstoffnabe 8 verankert und werden von Bürsten 4;5 im Bereich ihrer Bürstenschleiffläche 4.1;5.1 bei Drehung der Rotorwelle in Umfangsrichtung beschliffen. Der außerhalb der Bürsten 4;5 liegende axiale Bereich der Lamellen 9;10 wird für Kommutator-Haken 9.1;10.1 benötigt, die als abstehende Enden zurückgebogen sind und zur Umschlingung bzw. Fixierung und Kontaktierung zumindest eines Wicklungsdrahtes 6 bzw.7 dienen. Zur Herstellung einer betriebsstörungsfreien, insbesondere durch hohe Laufruhe ausgezeichneten, Bürstenschleiffläche wird die Lamellenoberfläche bei der Fertigung des Motors abgedreht, was in FIG 1 durch einen entsprechenden radialen Absatz angedeutet ist; da das Werkzeug für diesen Abdrehvorgang nicht axial bis unmittelbar an das freie Ende des Kommutatorhakens herangeführt werden kann, ist ein axialer Abstand zu halten, der im bekannten Fall die axiale Baulänge des Kommutators zusätzlich vergrößert.
FIG 2 bis 4 zeigen jeweils einen erfindungsgemäßen Haken-Kommutator. Kommutator-Haken 2;3 sind in einer Verankerungsebene 2.2;3.2 am Umfang einer Isoierstoffnabe 1 mit einer Rotor-Wellenöffnung 1.1 über Widerhaken 2.3;2.4 bzw. 3.3;3.4 verankert und sind an ihren anderen freien Enden jeweils als Lamelle 2.1;3.1 ausgebildet. In FIG 2 steht das als Lamelle 2.1;3.1 ausgebildete freie Ende der Kommutator-Haken 2;3 derart im Winkel zur Verankerungsebene 2.2;3.2, daß auf einfache Weise ein Wicklungsdraht 6;7 zur Fixierung und Kontaktierung mit der jeweiligen Lamelle 2;3 - wie in FIG 3 dargestellt - umschlingbar ist.
FIG 4 zeigt den betriebsfähigen Haken-Kommutator mit derart in die Ebene der Bürstenschleiffläche umgebogenen Lamellen 2.1;3.1, daß diese parallel zur Umfangsfläche der Isolierstoffnabe 1 verlaufen und somit von Bürsten 4;5 in ansonsten üblicher Weise beschleifbar sind.
Zweckmäßigerweise sind die als Lamellen 2.1;3.1 vorgesehenen freien Enden der Kommutator-Haken 2;3 derart ausgebildet bzw. weisen eine derartige axiale Länge auf, daß als Bürstenschleiffläche 4.1;5.1 der Bürsten 4;5 die gesamte axiale Länge der Isolierstoffnabe 1 ausnutzbar ist; auf diese Art und Weise läßt sich bei sonst gleichen Daten der elektrischen Maschine der axiale Ausseneinbauraum des Kommutators um die Länge verkürzen, die im bekannten Fall gemäß FIG 1 von den lediglich der Wicklungsdrahtfixierung und Wicklungsdrahtkontaktierung dienenden Kommutator-Haken 9.1;10.1 und für einen beim Abdrehen der Bürstenschleiffläche notwendigen Mindest-Sicherheitsabstand zum Kommutator-Haken 2;3 vorgegeben ist; ein solcher Sicherheitsabstand ist - wie auch aus der Darstellung gemäß FIG 4 ersichtlich - erfindungsgemäß nicht notwendig, da der Wicklungsdraht 6;7 radial unterhalb der Bürstenschleiffläche 4.1;5.1 fixierbar und die Lamellen 2.1;3.1 über ihre gesamte axiale Länge abdrehbar sind.
Ein durch die erfindungsgemäß als Lamellen ausgebildeten und abgebogenen freien Enden der Kommutator-Haken u.U. sich ergebende geringe radiale Vergrößerung des Einbauraums und dadurch u.U. notwendige Verkürzung der Bürsten bei Forderung nach konstanter radialer Bauweite wirkt sich insbesondere dann nicht aus, wenn der Kommutator für einen nur in Kurzzeitbetrieb einzusetzenden elektrischen Motorantrieb, insbesondere als Hydraulikpumpenantrieb für ein Antiblockierbremssystem, vorgesehen ist.

Claims (5)

  1. Haken-Kommutator für eine elektrische Maschine
    mit über den Umfang des Kommutators verteilten, von Bürsten (4;5) auf einer Bürstenschleiffläche (4.1;5.1) beschleifbaren Lamellen;
    mit randseitig zu der Bürstenschleiffläche (4.1;5.1) und einer Verankerungsebene (2.2;3.2) der Lamellen in dem Kommutator jeweils an die Lamellen angeformten Kommutator-Haken (2;3) zur Aufnahme zumindest eines Wicklungsdrahtes (6;7);
    mit einer Ausbildung der Kommutator-Haken (2;3), derart dass sie mit freien, von der Verankerungsebene (2.2;3.2) abstehenden, Enden als von den Bürsten (4;5) beschleifbare Lamellen (2.1;3.1) ausgebildet und in die Ebene der Bürstenschleiffläche (4.1;5.1) gebracht sind.
  2. Haken-Kommutator nach Anspruch 1
    mit jeweils nach Aufnahme, insbesondere Umschlingung, des zumindest einen Wicklungsdrahtes (6;7) in die Ebene der Bürstenschleiffläche (4.1;5.1) umbiegbaren Kommutator-Haken (2;3).
  3. Haken-Kommutator nach Anspruch 1 und/oder 2
    mit einer im wesentlichen parallel zu der Verankerungs-ebene (2.2;3.2) vorgesehenen Ebene der Bürstenschleiffläche (4.1;5.1).
  4. Haken-Kommutator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3
    mit jeweils einer Ausbildung des freien Endes der Kommutator-Haken (2;3) im Sinne einer Lamelle (2.1;3.1) mit die Aufnahme des Wicklungsdrahtes (6;7) radial überdeckender Bürstenschleiffläche (4.1;5.1).
  5. Haken-Kommutator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4
    mit jeweils einer Ausbildung des freien Endes der Kommutator-Haken (2;3) im Sinne einer Lamelle (2.1;3.1) mit einer sich über die gesamte axiale Länge des Kommutators erstreckenden Bürstenschleiffläche (4.1;5.1).
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