EP3100339A2 - Contact-commutated electric motor - Google Patents

Contact-commutated electric motor

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Publication number
EP3100339A2
EP3100339A2 EP14824848.7A EP14824848A EP3100339A2 EP 3100339 A2 EP3100339 A2 EP 3100339A2 EP 14824848 A EP14824848 A EP 14824848A EP 3100339 A2 EP3100339 A2 EP 3100339A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zone
contact
positive pole
electric motor
electrically connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14824848.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Binder
Marcel FRÖBEL
Bernd Mack
Peter Wieske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP3100339A2 publication Critical patent/EP3100339A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/14—Circuit arrangements for improvement of commutation, e.g. by use of unidirectionally conductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/04—Connections between commutator segments and windings
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/02—Connections between slip-rings and windings
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    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/08—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having series connection of excitation windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/62—Motors or generators with stationary armatures and rotating excitation field
    • 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
    • H01R39/06—Commutators other than with external cylindrical contact surface, e.g. flat commutators

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor with contact commutation according to the preamble of claim 1.
  • the present invention also relates to a vehicle component equipped with an adjustable actuator and with an electric motor of the type described above.
  • Electric motors are well known and comprise a stator and a rotatable relative to the stator rotor, wherein the rotor drives or forms a drive shaft of the electric motor, can be tapped via the mechanical drive power to the electric motor.
  • Electric motors are differentiated into DC electric motors, short DC motors, and AC electric motors, short AC motors.
  • internal rotors in which the rotor is arranged concentrically in the stator, and external rotors, in which the stator is arranged concentrically in the rotor are distinguished from one another.
  • contactless commutated electric motors are distinguished from contact-commutated electric motors.
  • a contact commutation takes place via a physical or mechanical contact by means of at least one contact element, which for this purpose bears directly against a grinding contour and thereby generates an electrical connection.
  • the contact element may also be referred to as a "brush".
  • a contact element has a contact body made of carbon.
  • a contactless commutation takes place electronically, that is via a corresponding electronics or electrical circuit. The commutation is needed to generate corresponding rotating magnetic fields with rotating rotor to drive the rotor. For this purpose, provided on the rotor or on the stator electric coils must be switched or turned with respect to their electrical polarity.
  • a commutator is used, which can also be referred to as a collector or commutator.
  • an electric motor which has a stationary stator and a rotatable about a rotation axis arranged rotor, wherein a coil arrangement is provided which has at least one rotor arranged on the electric coil.
  • the known electric motor is equipped with a commutator disc which is rotatably connected to the rotor and which has a plurality of axially contactable contact zones, wherein a contact element arrangement is provided, which is arranged stationary and which has a plurality of contact elements, each of the commutator in the region of the respective Contact the contact zone axially.
  • the individual contact zones are each electrically connected to one of the coils arranged on the rotor side.
  • Another electric motor with commutator is known from DE 26 55 249 A1, wherein also the rotor side arranged coils associated, ring-segment-shaped contact zones are provided, while two contact elements cooperate with the contact zones, to these with a positive terminal or with a Negative pole connection of the electric motor to connect electrically.
  • Electric motors are used in almost all areas of technology.
  • electric motors are also used in vehicles to adjust moving actuators.
  • a throttle device with a throttle valve as an actuator which can be adjusted with the aid of an electric motor in order to introduce the restriction of the fresh air flow in a fresh air system of an internal combustion engine may be mentioned here.
  • flap devices are conceivable in which at least one flap with the aid of an electric motor is adjustable, for example, to influence the inflow of fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • electric motors can be used in a turbine of a charging device, preferably in an exhaust-gas turbocharger, for example in order to actuate a wastegate valve or to control a variable turbine geometry.
  • the respective electric motor may be exposed to a comparatively large thermal load, which reduces the durability or the expected life of the respective electric motor.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an electric motor of the type mentioned or for a vehicle component equipped therewith an improved embodiment, which is characterized in particular by a simplified structure and / or by a compact design. Furthermore, an increased service life of the electric motor is desired.
  • This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the invention is based on the general idea of designing the contact zones in each case annular and to contact with separate contact elements.
  • one of the contact zones is designed as an annular positive pole zone, while the associated contact element is designed as a positive pole contact, which is electrically connected to a positive terminal of the electric motor.
  • the positive pole zone of the commutator can be acted upon externally, namely via the positive pole contact with a positive electric potential of the positive terminal.
  • one of the contact zones is designed as an annular negative pole zone, while the associated contact element is designed as a negative pole contact, which is electrically connected to a negative terminal of the electric motor.
  • a negative pole zone is thus formed on the commutator, which can be acted upon externally, namely via the negative pole contact with a negative potential of the negative pole terminal.
  • one of the contact zones is designed as an annular control zone for each coil of the electric motor, which is divided in the circumferential direction into positive pole segments and negative pole segments.
  • the positive pole segments are electrically connected to the positive pole zone, while the negative pole segments are electrically connected to the negative pole zone.
  • the contact element assigned to the respective control zone is designed as a coil contact which is electrically connected to the respective coil. With a rotating commutator disk, the coil contact thus alternately passes over positive pole segments and negative pole segments, whereby the commutation of the coils takes place.
  • the decisive advantage in this case is that the supply of the positive pole segments and the negative pole segments of the respective control zone takes place with positive or negative electrical potential within the commutator disk, so that via the stationary contact elements of the negative pole terminal, the positive pole terminal and the coils also stationary, so the stator, can be arranged.
  • the possibility of arranging the coils stationary or stator the heat management of the electric motor can be improved, since it is particularly possible to dissipate heat from the stator better.
  • the respective coil of the electric motor may comprise a single stator winding or two or more windings, which are then arranged distributed expedient in the circumferential direction.
  • the stationary contact elements which are fastened in particular to the stator, can come into contact with the contact zone in an axially prestressed manner.
  • the contact elements may be designed as a whole spring elements or driven axially by means of spring elements.
  • the contact elements may in the usual way brushes or other abrasive, in particular carbon body, have to generate as low as possible electrical Kon- takttechnik with the mobile or rotating contact zones.
  • the annular contact zones may be arranged concentrically to the axis of rotation at different radii.
  • the contact zones in the circumferential direction are completely encircling, that is to say they have a closed ring shape. This applies at least to the positive pole zone and the negative pole zone.
  • the successive segments in the circumferential direction can be electrically isolated from one another by interruptions. The use of different radii simplifies the arrangement of the contact elements.
  • the positive pole segments and the negative pole segments can be electrically insulated relative to one another in the respective control zone. In this way, an electrical short circuit is prevented within the commutator.
  • the resulting insulation segments may be suitably formed by interruptions of an annular, electrically conductive zone which is segmented by the interruptions and thus forms the positive pole segments and negative pole segments.
  • each such coil is provided with such a control zone, so that each coil contact cooperates only with a single control zone.
  • a contacting unit having the individual contact elements can be realized more easily, which can be mounted in a uniform manner. This allows better control of manufacturing tolerances.
  • At least one such control zone is assigned at least two coils, so that at least two such coil contacts interact with the same control zone.
  • at least two such coil contacts interact with the same control zone.
  • the commutator disk for each positive pole segment and for each negative pole segment may have a connecting web which electrically connects the respective positive pole segment to the positive pole zone or to another positive pole segment of another control zone or the respective negative pole segment with the negative pole zone or electrically connects to another negative pole segment of another control zone.
  • the electrical connections between the positive pole segments with each other or between the plus pole segments and the positive pole zone and between the negative pole segments with one another or between the negative pole segments and the minus pole zone within the commutator disc can be realized.
  • the connecting webs can also be produced on a substrate body by removing an electrically conductive layer or by applying an electrical coating.
  • the individual coils can be better controlled separately or supplied with power.
  • the negative pole segments are electrically connected via a connecting bar with the negative pole, while the negative pole segments of the other control zone (at exactly two control zones) or the other control zones (at three or more control zones) are each electrically connected via a connecting web only with at least one other negative pole segment. This simplifies the realization of the connecting webs on the commutator.
  • a particularly simple structure results in at least two control zones, if only in one of the control zones on the one hand, the positive pole segments each over a connecting web to the positive pole zone are electrically connected and on the other hand, the negative pole segments are electrically connected via a connecting web with the negative pole zone.
  • the positive pole segments of the other control zone (with only two control zones) or the other control zones (in three or more control zones), however, are electrically connected via a connecting web only with at least one other positive pole segment, while the negative pole segments of the other control zone or the other control zones are each electrically connected via a connecting web only with at least one other negative pole segment.
  • a further simplification with regard to the manufacturability of the commutator disk arises when the commutator disk has two axial sides, namely an axial front side and an axial rear side, wherein all contact zones on the front side or on the rear side are arranged concentrically with one another.
  • the negative pole zone and the plus pole zone are then preferably arranged on the respective axial side radially inside or radially outside the at least two control zones. In this case, all control zones are immediately adjacent to each other, which allows a compact structure.
  • the positive pole zone is arranged on one axial side radially between the negative pole zone and the radially next or proximal control zone and is electrically connected on the same axial side via connecting webs to the positive pole segments of this control zone, while the negative pole segments of this control zone are electrically connected via connecting webs to the negative pole zone, which are arranged at least in the region of the positive pole zone on the other axial side.
  • the negative pole zone is arranged on one axial side radially between the positive pole zone and the radially next control zone and on the same axial side via connecting webs is electrically connected to the negative pole segments of this control zone, while the positive pole segments of this control zone are electrically connected via connecting webs with the positive pole zone, which are arranged at least in the region of the negative pole on the other axial side.
  • the commutator can have a substrate body, in particular in the manner of an electrical circuit board, on which the contact zones and / or the above-mentioned connecting webs are formed by ablation of an electrically conductive layer.
  • the removal of the electrically conductive layer or coating can be done for example by etching, milling, laser or the like. In the usual way, the unnecessary areas of the electrically conductive layer or coating are removed, so that the contact zones or the connecting webs remain. It is also conceivable to apply the contact zones on the substrate body by a screen printing method or the like.
  • the commutator disk extends substantially flat and perpendicular to the axis of rotation, so that it has a front side and a rear side axially.
  • all contact zones can now be arranged on the front or on the back of the Meduntatorsay. This simplifies the production of the commutator.
  • at least one contact zone is formed both on the front side and on the rear side.
  • the at least one control zone or all control zones are or are arranged on the front side, while the negative pole zone and the positive pole zone are arranged on the rear side. This may cause the facilitate electrical contacting of the negative pole segments with the negative pole zone on the one hand and the positive pole segments with the plus pole zone on the other hand.
  • all the contact elements may be arranged side by side with respect to the axis of rotation on the same side. This makes it possible in particular to realize a contacting unit in which all contact elements are arranged next to one another and which can be arranged as a unit on the commutator disk.
  • the commutator can be arranged with its rear side on an axial end side of the rotor, while then all the contact zones are provided on the front of the commutator.
  • the commutator disc axially free-standing on a rotor shaft of the rotor.
  • the axial positioning of the contact commutation is largely independent of the rest of the rotor, which in particular can simplify the arrangement of the contact elements.
  • the stator is designed as an external external stator, while the rotor is designed as an internal internal rotor.
  • the electric motor is equipped with a magnet arrangement which has at least one permanent magnet arranged on the rotor or on the stator.
  • a magnet arrangement which has at least one permanent magnet arranged on the rotor or on the stator.
  • At least one permanent magnet is arranged on the rotor, preferably on the inner rotor, while at least one coil is arranged on the stator, preferably on the outer stator.
  • This arrangement of external coils is simplified by the control zones presented here, as well as the positive pole zone and the negative pole zone on the commutator disk, since all connections can be offset via the contact elements to the outside, that is to the stator.
  • An inventive vehicle component is characterized by at least one actuator and an electric motor of the type described above, which is drivingly connected to the respective actuator.
  • the vehicle component is preferably a throttle device of a fresh air system or a flap device of a fresh air system.
  • the vehicle component may be a turbine or an exhaust gas turbocharger, wherein the respective actuator may then be a variable turbine geometry or a wastegate valve. It is also conceivable to actuate an exhaust gas recirculation valve by means of such an electric motor in order to set an exhaust gas recirculation rate.
  • Fig. 1 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic
  • Fig. 3 is a greatly simplified axial view of a commutator of the
  • FIGS. 4 to 6 each show a greatly simplified axial section of the electric motor in FIG.
  • Range of the commutator disk, in various embodiments, 7 shows a commutation scheme of the electric motor.
  • an internal combustion engine 1 which is preferably arranged in a vehicle, an engine block 2 with a plurality of combustion chambers 3, a fresh air system 4 for supplying the combustion chambers 3 with fresh air and an exhaust system 5 for discharging exhaust gas from the combustion chambers 3.
  • a flap device 6 On the engine block 2, a flap device 6 may be arranged.
  • the individual flaps 7 are actuators which can be operated or adjusted by means of an electric motor 8.
  • the fresh air system 4 in the example also includes a throttle device 9, the throttle valve 10 can be adjusted by means of another electric motor 8.
  • the internal combustion engine 1 is also designed here as a supercharged internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is equipped for this purpose with an exhaust gas turbocharger 1 1, which comprises a compressor 12 integrated into the fresh air system 4 and a turbine 13 integrated in the exhaust system 5, which are connected to one another via a common drive shaft 14.
  • the turbine 13 may be equipped with a variable turbine geometry 15, with the aid of which a flow direction and a flow velocity of the exhaust gas with respect to a turbine wheel, not shown here, of the turbine 13 can be changed.
  • an electric motor 8 can again be provided.
  • the turbine 13 is also equipped here with a wastegate valve 16, by means of which a bypass 17 for bypassing the turbine wheel can be controlled.
  • an electric motor 8 may again be provided.
  • a variable turbine geometry 15 and a wastegate valve 16 are used only as an alternative; In principle, however, a cumulative application is also conceivable.
  • the electric motor 8 can be designed as an internal rotor and accordingly have an external stator 18 and an internal rotor 19.
  • the rotor 19 is mounted rotatably relative to the stator 18 about a rotation axis R and is provided with a magnet arrangement 20 fixedly arranged thereon, which comprises at least one permanent magnet 21.
  • the stator 18 is equipped with a coil assembly 22 comprising at least one electrical coil 23.
  • the electric motor 8 is preferably a DC motor.
  • the coil assembly 22 comprises a total of three electric coils 23, which are also designated in detail with Li, L 2 and L 3 .
  • each coil Li, L 2 , L 3 is formed by two windings 24, which are connected to each other in a suitable manner via a corresponding connecting line 25.
  • commutator 26 For commutation of the coils 23 of the electric motor 8 presented here is equipped with a commutator 26 shown in Figures 3 to 6.
  • the commutator 26 is rotatably connected to the rotor 19 so that it also rotates about the axis of rotation R during operation of the electric motor 8.
  • the commutator 26 is expedient flat and flat, wherein it extends perpendicular to the axis of rotation R.
  • the commutator disk 26 has a plurality of contact zones 27 which are axially contactable.
  • the contact zones 27 are formed by means of an electrically conductive material.
  • a contact element arrangement 28 is provided, which is arranged stationarily, preferably on the stator 18, and which has a plurality of contact elements 29.
  • the contact elements 29 are arranged so that they contact the commutator 26 26 each axially in the region of the contact zones.
  • exactly one contact element 29 is provided for each contact zone 27, so that each contact zone 27 exactly a contact element 29 is assigned which only contacts the associated contact zone 27 in order to establish an electrical connection.
  • a plurality of contact elements interact with the same contact zone 27.
  • the contact zones 27 are configured in each case as rings which are arranged concentrically to the axis of rotation R and lie at different radii relative to the axis of rotation R.
  • One of the contact zones 27, here the radially innermost contact zone 27, is designed as an annular negative pole zone 30. It extends in the circumferential direction without interruption, which is indicated in Fig. 3 by a double arrow and designated 33.
  • the associated contact element 29 is designed as a negative pole contact 31 which is electrically connected to a negative pole terminal 32 of the electric motor 8. During operation of the electric motor 8, a negative electrical potential is thus present at the negative pole zone 30.
  • Another contact zone 27, here the contact zone 27 which is radially adjacent to the negative pole zone 30, is designed as an annular positive pole zone 32.
  • the contact element 29 belonging to the positive pole zone 32 is configured as a positive pole contact 34 and is electrically connected to a positive pole connection 35 of the electric motor 8. During operation of the electric motor 8, there is thus a positive electrical potential at the positive pole zone 32.
  • the remaining contact zones 27 are configured in each case as an annular control zone 36 and are arranged in each case radially outside the minus-pole zone 30 and the plus-pole zone 32. In the preferred example shown, a separate control zone 36 is provided per coil 23. Accordingly, exactly three control zones 36 are also provided here.
  • Each control zone 36 is assigned a designed as a coil contact 37 contact element 29, wherein each coil contact 37 is electrically connected to exactly one of the coils 23, which is indicated in Fig.
  • the radially adjacent thereto middle control zone 36 is then associated with the second coil L 2 .
  • the outer distal or outer control zone 36 is then associated with the third coil L 3 .
  • control zones 36 are present than coil contacts 37, so that two or more coil contacts 37 then interact with one and the same control zone 36, wherein the tapping points or contact points must then be offset relative to one another in the circumferential direction 33 ,
  • the respective control zone 36 is segmented in the circumferential direction 33, such that in the circumferential direction 33 successive positive pole segments 38 and negative pole segments 39 are provided.
  • the positive pole segments 38 are electrically connected to the positive pole zone 32 in connection.
  • the negative terminal segments 39 are electrically connected to the negative pole zone 30.
  • the negative pole segments 39 are electrically insulated from one another with respect to the positive pole segments 38. Such isolations can be realized for example by interruptions of the respective control zone 36.
  • the commutator disk 26 has a positive pole connecting web 40 for each positive pole segment 38 and a negative pole connecting web 41 for each negative pole segment 39.
  • the positive pole segments 38 are electrically connected via the positive pole connecting webs 40 each with the positive pole zone 32.
  • the positive pole segments 38 are connected across the positive pole Connecting webs 40 electrically connected to the positive pole segments 38 of the first control zone 36 and thus ultimately electrically connected to the positive pole zone 32.
  • the positive pole segments 38 are electrically connected via the positive pole connecting webs 40 to the positive pole segments 38 of the second control zone 36, whereby they are ultimately connected to the positive pole zone 32.
  • the negative pole segments 39 of the first control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole zone 30.
  • the associated negative pole connecting webs 41 are shown in FIG. 3 with broken lines in order to indicate that these negative pole connecting webs 41 are located on a rear side (43) of the commutator disk 26 facing away from the observer. All other connecting webs 40, 41 are located on the front side (42) of the commutator disk 26 facing the observer.
  • the rear negative pole connecting webs 41 can pass through the body of the commutator disk 26 to the minus pole zone 30 or to the respective negative pole segment 39 be electrically connected.
  • the negative pole segments 39 of the second control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole segments 39 of the first control zone 36.
  • the negative pole segments 39 of the third control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole segments 39 of the second control zone 36.
  • the commutator disk 26 can, for example, have a substrate body in the manner of an electrical circuit board, onto which the contact zones 27 and the connecting webs 40, 41 are printed or which has an electrically conductive coating, eg made of aluminum or copper, so that the contact zones 27 and the connecting webs 40, 41 are formed by ablation, for example by etching, milling, lasers and the like.
  • an electrically conductive coating eg made of aluminum or copper
  • the commutator disk 26 has a front side 42 and a rear side 43 in the axial direction defined by the axis of rotation R.
  • the individual contact zones 27 are indicated in the sectional views of Figures 4 to 6 by short lines.
  • the cooperating contact elements 29 are indicated by triangular symbols. The assignment of the individual contact elements 29 is indicated by Li to L 3 for the individual coils 23 and with a plus symbol "+" for the positive terminal 35 and a minus symbol "-" for the negative terminal 32.
  • the contact zones 27 are arranged on both sides of the commutator disk 26, the embodiment shown here is preferred, in which the three control zones 27 are arranged on the front side 42, while the minus pole zone 30 and the plus pole zone 32 the back 43 are arranged.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which some contact elements 29 are arranged above and some contact elements 29 below the axis of rotation R. Suitably, they are arranged opposite each other, in particular diametrically opposite each other.
  • the commutator disk 26 with its rear side 43 is arranged directly on an axial end face 44 of the rotor 19. All contact zones 29 are then arranged on the front side 42.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the commutator disk 26 is arranged axially free-standing on a rotor shaft 45 of the rotor 19.
  • the positive pole segments 38 and the negative pole segments 39 in the individual control zones 36 are dimensioned correspondingly in the circumferential direction, wherein the segments 38, 39 of the radially adjacent control zones 36 are also offset correspondingly in the circumferential direction 33 in such a way that the coil contacts 37, as shown in the example of FIG. 3, are in contact with the contact zones 27 at the same circumferential position.
  • these contact points lie on a straight line passing through the axis of rotation R. It is also possible to distribute the contact points of the coil contacts 37 in the circumferential direction 33 in principle arbitrary; the arrangement of the segments 38, 39 of the individual control zones 36 is then adapted accordingly.
  • the coil contacts 37 can also be selectively distributed in the circumferential direction 33 with respect to their contact points, that in the control zones 36 on the one hand the positive pole segments 38 and on the other hand the negative pole segments 39 each radially aligned. With such an arrangement, it is then also possible to assign two or more coil contacts 37 to a single control zone 36, so that the number of control zones can be correspondingly reduced. In extreme cases, a single control zone 36 may be sufficient, with which all coil contacts 37 in the circumferential direction 33 are distributed in contact.
  • the Konnnianssismesschenna reproduced in Fig. 7 results from the respective desired Konnnnuttechnik the electric motor 8. In the commutation scheme are shown in FIG.
  • insulating sections 46 are provided between two adjacent segments 38, 39 of different polarity in order to electrically isolate adjacent segments 38, 39 of different polarity or different electrical potential from each other.
  • An arrow 47 indicates the stationary position of the contact element arrangement 28.
  • the first coil contact 37 connected to the first coil Li contacts a positive pole segment 38.
  • the second coil contact 37 connected to the second coil L 2 is in contact with an insulator 46.
  • the third coil contact 37 connected to the third coil L 3 is finally contacted with a negative pole segment 39.

Landscapes

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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric motor (8), which is equipped with a commutator disk (26), which has contact zones (27) for electrically and mechanically contacting corresponding contact elements (29). A simplified construction results if one of the contact zones (27) is designed as an annular positive-pole zone (32), while one of the contact elements (29) is designed as a positive-pole contact (34), which is in contact with the positive-pole zone (32) and which is electrically connected to a positive-pole connection (35) of the electric motor (8), if one of the contact zones (27) is designed as an annular negative-pole zone (30), while one of the contact elements (29) is designed as a negative-pole contact (31), which is in contact with the negative-pole zone (30) and which is electrically connected to a negative-pole connection (32) of the electric motor (8), if at least one of the contact zones (27) is designed as an annular control zone (36), which is segmented in the circumferential direction (33) into positive-pole segments (38), which are electrically connected to the positive-pole zone (32), and negative-pole segments (39), which are electrically connected to the negative-pole zone (30), and if, for each coil (23), one of the contact elements (29) is designed as a coil contact (37), which is in contact with the particular control zone (36) and which is electrically connected to such a coil (23).

Description

Kontaktkommutierter Elektromotor  Contact commuted electric motor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Kontaktkommutierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeugbauteil, das mit einem verstellbaren Stellglied und mit einem Elektromotor der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet ist. The present invention relates to an electric motor with contact commutation according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to a vehicle component equipped with an adjustable actuator and with an electric motor of the type described above.
Elektromotoren sind allgemein bekannt und umfassen einen Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor eine Antriebswelle des Elektromotors antreibt oder bildet, über die mechanische Antriebsleistung am Elektromotor abgegriffen werden kann. Elektromotoren werden unterschieden in Gleichstrom-Elektromotoren, kurz DC-Motoren, und Wechselstrom-Elektromotoren, kurz AC-Motoren. Ferner werden Innenläufer, bei denen der Rotor konzentrisch im Stator angeordnet ist, und Außenläufer, bei denen der Stator konzentrisch im Rotor angeordnet ist, voneinander unterschieden. Schließlich werden kontaktlos kommutierte Elektromotoren von kontaktkommutierten Elektromotoren unterschieden. Eine Kontaktkommutierung erfolgt über einen körperlichen oder mechanischen Kontakt mittels wenigstens eines Kontaktelements, das hierzu an einer Schleifkontur direkt anliegt und dabei eine elektrische Verbindung erzeugt. Das Kontaktelement kann auch als "Bürste" bezeichnet werden. In der Regel weist ein derartiges Kontaktelement einen Kontaktkörper aus Kohlenstoff auf. Im Unterschied dazu erfolgt eine kontaktlose Kommutierung elektronisch, also über eine entsprechende Elektronik bzw. elektrische Schaltung. Die Kommutierung wird benötigt, um bei rotierendem Rotor entsprechend rotierende Magnetfelder zu erzeugen, um den Rotor anzutreiben. Hierzu müssen die am Rotor oder am Stator vorgesehenen elektrischen Spulen hinsichtlich ihrer elektrischen Polarität umgeschaltet bzw. gewendet werden. Hierzu kommt ein Kommutator zum Einsatz, der auch als Kollektor oder Stromwender bezeichnet werden kann. Aus der DE 66 01 184 U1 ist ein Elektromotor bekannt, der einen stationären Stator und einen um eine Rotationsachse drehbar angeordneten Rotor aufweist, wobei eine Spulenanordnung vorgesehen ist, die zumindest eine am Rotor angeordnete elektrische Spule aufweist. Des Weiteren ist der bekannte Elektromotor mit einer Kommutatorscheibe ausgestattet, die drehfest mit dem Rotor verbunden ist und die mehrere axial kontaktierbare Kontaktzonen aufweist, wobei eine Kontaktelementanordnung vorgesehen ist, die stationär angeordnet ist und die mehrere Kontaktelemente aufweist, die jeweils die Kommutatorscheibe im Bereich der jeweiligen Kontaktzone axial kontaktieren. Beim bekannten Elektromotor sind drei kreissegmentförmige Kontaktzonen vorgesehen, die in der Umfangsrichtung durch Schlitze voneinander getrennt sind. Ferner sind beim bekannten Elektromotor die einzelnen Kontaktzonen jeweils mit einer der rotorseitig angeordneten Spulen elektrisch verbunden. Die Stromversorgung der Spulen erfolgt über die Kontaktelemente, wobei für den Pluspol und für den Minuspol jeweils zwei Kontaktelemente vorgesehen sind. Electric motors are well known and comprise a stator and a rotatable relative to the stator rotor, wherein the rotor drives or forms a drive shaft of the electric motor, can be tapped via the mechanical drive power to the electric motor. Electric motors are differentiated into DC electric motors, short DC motors, and AC electric motors, short AC motors. Furthermore, internal rotors in which the rotor is arranged concentrically in the stator, and external rotors, in which the stator is arranged concentrically in the rotor, are distinguished from one another. Finally, contactless commutated electric motors are distinguished from contact-commutated electric motors. A contact commutation takes place via a physical or mechanical contact by means of at least one contact element, which for this purpose bears directly against a grinding contour and thereby generates an electrical connection. The contact element may also be referred to as a "brush". As a rule, such a contact element has a contact body made of carbon. In contrast, a contactless commutation takes place electronically, that is via a corresponding electronics or electrical circuit. The commutation is needed to generate corresponding rotating magnetic fields with rotating rotor to drive the rotor. For this purpose, provided on the rotor or on the stator electric coils must be switched or turned with respect to their electrical polarity. For this purpose, a commutator is used, which can also be referred to as a collector or commutator. From DE 66 01 184 U1 an electric motor is known, which has a stationary stator and a rotatable about a rotation axis arranged rotor, wherein a coil arrangement is provided which has at least one rotor arranged on the electric coil. Furthermore, the known electric motor is equipped with a commutator disc which is rotatably connected to the rotor and which has a plurality of axially contactable contact zones, wherein a contact element arrangement is provided, which is arranged stationary and which has a plurality of contact elements, each of the commutator in the region of the respective Contact the contact zone axially. In the known electric motor three circular segment-shaped contact zones are provided, which are separated from each other in the circumferential direction by slots. Furthermore, in the known electric motor, the individual contact zones are each electrically connected to one of the coils arranged on the rotor side. The power supply of the coils via the contact elements, wherein two contact elements are provided for the positive pole and the negative pole.
Ein weiterer Elektromotor mit Kommutatorscheibe ist aus der DE 26 55 249 A1 bekannt, wobei auch hier den rotorseitig angeordneten Spulen zugeordnete, ring- segmentförmige Kontaktzonen vorgesehen sind, während zwei Kontaktelemente mit den Kontaktzonen zusammenwirken, um diese mit einem Pluspol-Anschluss bzw. mit einem Minuspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch zu verbinden. Another electric motor with commutator is known from DE 26 55 249 A1, wherein also the rotor side arranged coils associated, ring-segment-shaped contact zones are provided, while two contact elements cooperate with the contact zones, to these with a positive terminal or with a Negative pole connection of the electric motor to connect electrically.
Elektromotoren kommen in nahezu allen Gebieten der Technik zum Einsatz. Insbesondere kommen Elektromotoren auch bei Fahrzeugen zum Einsatz, um bewegliche Stellglieder zu verstellen. Beispielsweise und ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei hier genannt eine Drosselvorrichtung mit einer Drosselklappe als Stellglied, die mit Hilfe eines Elektromotors verstellbar ist, um in einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine die Drosselung des Frischluftstroms einzu- stellen. Ferner sind Klappenvorrichtungen denkbar, bei denen zumindest eine Klappe mit Hilfe eines Elektromotors verstellbar ist, beispielsweise, um die Zu- strömung von Frischluft in einen Brennraum der Brenn kraftmasch ine zu beeinflussen. Des Weiteren können Elektromotoren bei einer Turbine einer Ladeeinrichtung, vorzugsweise bei einem Abgasturbolader, zum Einsatz kommen, beispielsweise um ein Wastegate-Ventil oder um eine variable Turbinengeometrie zu betätigen. Electric motors are used in almost all areas of technology. In particular, electric motors are also used in vehicles to adjust moving actuators. By way of example and without limitation of the generality, a throttle device with a throttle valve as an actuator which can be adjusted with the aid of an electric motor in order to introduce the restriction of the fresh air flow in a fresh air system of an internal combustion engine may be mentioned here. put. Further, flap devices are conceivable in which at least one flap with the aid of an electric motor is adjustable, for example, to influence the inflow of fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, electric motors can be used in a turbine of a charging device, preferably in an exhaust-gas turbocharger, for example in order to actuate a wastegate valve or to control a variable turbine geometry.
Insbesondere bei Fahrzeuganwendungen kann der jeweilige Elektromotor einer vergleichsweise großen thermischen Belastung ausgesetzt sein, wodurch sich die Dauerhaltbarkeit bzw. die erwartete Lebensdauer des jeweiligen Elektromotors reduziert. In particular, in vehicle applications, the respective electric motor may be exposed to a comparatively large thermal load, which reduces the durability or the expected life of the respective electric motor.
Eine erhöhte thermische Belastung ergibt sich insbesondere auch bei solchen Anwendungen, bei denen der Elektromotor ein Stellglied gegen eine Rückstellkraft halten muss, so dass in der jeweiligen Spulenanordnung die gesamte elektrische Leistung in Wärme umgewandelt wird, die bei einer warmen oder heißen Umgebung nicht oder nur schlecht abgeführt werden kann. An increased thermal load results in particular in those applications in which the electric motor must hold an actuator against a restoring force, so that in the respective coil assembly, the entire electrical power is converted into heat, which is not or only bad in a warm or hot environment can be dissipated.
Zur Realisierung hoher Stellkräfte bzw. Drehmomente kann es zweckmäßig sein, den Elektromotor mit mehreren elektrischen Spulen auszustatten. Die Kommutierung kann dabei vergleichsweise aufwendig und bauraumintensiv ausfallen. To realize high actuating forces or torques, it may be expedient to equip the electric motor with a plurality of electrical coils. The commutation can be comparatively complicated and space-consuming.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Elektromotor der eingangs genannten Art bzw. für ein damit ausgestattetes Fahrzeugbauteil eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau und/oder durch eine kompakte Bauform auszeichnet. Des Weiteren ist eine erhöhte Lebensdauer des Elektromotors angestrebt. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The present invention is concerned with the problem of providing for an electric motor of the type mentioned or for a vehicle component equipped therewith an improved embodiment, which is characterized in particular by a simplified structure and / or by a compact design. Furthermore, an increased service life of the electric motor is desired. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kontaktzonen jeweils ringförmig auszugestalten und mit separaten Kontaktelementen zu kontaktieren. Dabei ist eine der Kontaktzonen als ringförmige Pluspol-Zone ausgestaltet, während das zugeordnete Kontaktelement als Pluspol-Kontakt ausgestaltet ist, der mit einem Pluspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch verbunden ist. Somit kann die Pluspol-Zone der Kommutatorscheibe von extern, nämlich über den Pluspol-Kontakt mit einem positiven elektrischen Potential des Pluspol- Anschlusses beaufschlagt werden. Ferner ist eine der Kontaktzonen als ringförmige Minuspol-Zone ausgestaltet, während das zugehörige Kontaktelement als Minuspol-Kontakt ausgestaltet ist, der mit einem Minuspol-Anschluss des Elektromotors elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise ist somit auf der Kommutatorscheibe eine Minuspol-Zone ausgebildet, die von extern, nämlich über den Minuspol-Kontakt mit einem negativen Potential des Minuspol-Anschlusses beaufschlagt werden kann. Des Weiteren ist für jede Spule des Elektromotors eine der Kontaktzonen als ringförmige Steuerzone ausgestaltet, die in der Umfangsrich- tung in Pluspol-Segmente und Minuspol-Segmente unterteilt ist. Die Pluspol- Segmente sind dabei mit der Pluspol-Zone elektrisch verbunden, während die Minuspol-Segmente mit der Minuspol-Zone elektrisch verbunden sind. Das der jeweiligen Steuerzone zugeordnete Kontaktelement ist als Spulenkontakt ausgestaltet, der mit der jeweiligen Spule elektrisch verbunden ist. Bei rotierender Kommutatorscheibe überfährt der Spulenkontakt somit abwechselnd Pluspol- Segmente und Minuspol-Segmente, wodurch die Kommutierung der Spulen erfolgt. Von entscheidendem Vorteil ist hierbei, dass die Versorgung der Pluspol- Segmente und der Minuspol-Segmente der jeweiligen Steuerzone mit positivem bzw. negativem elektrischen Potential innerhalb der Kommutatorscheibe erfolgt, so dass über die stationären Kontaktelemente der Minuspol-Anschluss, der Plus- pol-Anschluss und auch die Spulen ebenfalls stationär, also statorseitig, angeordnet werden können. Hierdurch vereinfacht sich zum einen der Aufbau des Elektromotors bzw. der Kontaktkommuntierung. Gleichzeitig ergibt sich eine besonders einfache Ansteuerung bzw. Kommutierung der einzelnen Spulen. Durch die Möglichkeit, die Spulen stationär bzw. statorseitig anzuordnen, kann auch das Wärmemanagement des Elektromotors verbessert werden, da es insbesondere möglich ist, Wärme vom Stator besser abzuführen. The invention is based on the general idea of designing the contact zones in each case annular and to contact with separate contact elements. In this case, one of the contact zones is designed as an annular positive pole zone, while the associated contact element is designed as a positive pole contact, which is electrically connected to a positive terminal of the electric motor. Thus, the positive pole zone of the commutator can be acted upon externally, namely via the positive pole contact with a positive electric potential of the positive terminal. Further, one of the contact zones is designed as an annular negative pole zone, while the associated contact element is designed as a negative pole contact, which is electrically connected to a negative terminal of the electric motor. In this way, a negative pole zone is thus formed on the commutator, which can be acted upon externally, namely via the negative pole contact with a negative potential of the negative pole terminal. Furthermore, one of the contact zones is designed as an annular control zone for each coil of the electric motor, which is divided in the circumferential direction into positive pole segments and negative pole segments. The positive pole segments are electrically connected to the positive pole zone, while the negative pole segments are electrically connected to the negative pole zone. The contact element assigned to the respective control zone is designed as a coil contact which is electrically connected to the respective coil. With a rotating commutator disk, the coil contact thus alternately passes over positive pole segments and negative pole segments, whereby the commutation of the coils takes place. The decisive advantage in this case is that the supply of the positive pole segments and the negative pole segments of the respective control zone takes place with positive or negative electrical potential within the commutator disk, so that via the stationary contact elements of the negative pole terminal, the positive pole terminal and the coils also stationary, so the stator, can be arranged. This simplifies on the one hand the structure of the electric motor or the contact commutation. At the same time results in a particularly simple control or commutation of the individual coils. The possibility of arranging the coils stationary or stator, the heat management of the electric motor can be improved, since it is particularly possible to dissipate heat from the stator better.
Die jeweilige Spule des Elektromotors kann statorseitig eine einzige Wicklung oder aber zwei oder mehr Wicklungen umfassen, die dann zweckmäßig in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. The respective coil of the electric motor may comprise a single stator winding or two or more windings, which are then arranged distributed expedient in the circumferential direction.
Die stationären Kontaktelemente, die insbesondere am Stator befestigt sind, können axial vorgespannt an der jeweiligen Kontaktzone zur Anlage kommen. Hierzu können die Kontaktelemente insgesamt als Federelemente konzipiert sein oder mit Hilfe von Federelementen axial angetrieben sein. Die Kontaktelemente können in üblicher Weise Bürsten oder sonstige Schleifkörper, insbesondere Kohlenstoffkörper, aufweisen, um eine möglichst reibungsarme elektrische Kon- taktierung mit den mobilen bzw. rotierenden Kontaktzonen zu erzeugen. The stationary contact elements, which are fastened in particular to the stator, can come into contact with the contact zone in an axially prestressed manner. For this purpose, the contact elements may be designed as a whole spring elements or driven axially by means of spring elements. The contact elements may in the usual way brushes or other abrasive, in particular carbon body, have to generate as low as possible electrical Kon- taktierung with the mobile or rotating contact zones.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die ringförmigen Kontaktzonen konzentrisch zur Rotationsachse auf verschiedenen Radien angeordnet sein. Insbesondere sind die Kontaktzonen in der Umfangsrichtung vollständig umlaufend, also geschlossen ringförmig ausgestaltet. Dies gilt zumindest für die Pluspol-Zone und für die Minuspol-Zone. Bei der jeweiligen Steuerzone können die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmente durch Unterbrechungen elektrisch gegeneinander isoliert sein. Durch die Verwendung unterschiedlicher Radien vereinfacht sich die Anordnung der Kontaktelemente. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können - wie vorstehend angedeutet - in der jeweiligen Steuerzone die Pluspol-Segmente und die Minuspol- Segmente relativ zueinander elektrisch isoliert sein. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kurzschluss innerhalb der Kommutatorscheibe verhindert. Die dabei entstehenden Isolationssegmente können zweckmäßig durch Unterbrechungen einer ringförmigen, elektrisch leitenden Zone ausgebildet sein, die durch die Unterbrechungen segmentiert wird und so die Pluspol-Segmente und Minuspol- Segmente bildet. According to an advantageous embodiment, the annular contact zones may be arranged concentrically to the axis of rotation at different radii. In particular, the contact zones in the circumferential direction are completely encircling, that is to say they have a closed ring shape. This applies at least to the positive pole zone and the negative pole zone. In the respective control zone, the successive segments in the circumferential direction can be electrically isolated from one another by interruptions. The use of different radii simplifies the arrangement of the contact elements. In another advantageous embodiment, as indicated above, the positive pole segments and the negative pole segments can be electrically insulated relative to one another in the respective control zone. In this way, an electrical short circuit is prevented within the commutator. The resulting insulation segments may be suitably formed by interruptions of an annular, electrically conductive zone which is segmented by the interruptions and thus forms the positive pole segments and negative pole segments.
Bevorzugt eist eine Ausführungsform, bei der je Spule eine solche Steuerzone vorgesehen ist, so dass jeder Spulenkontakt jeweils nur mit einer einzigen Steuerzone zusammenwirkt. Hierdurch vereinfacht sich die Montage und Justierung der hier vorgestellten Kontaktkommutierung. Insbesondere lässt sich eine die einzelnen Kontaktelemente aufweisende Kontaktiereinheit einfacher realisieren, die einheitlich montierbar ist. Herstellungstoleranzen lassen sich dadurch besser beherrschen. Preferably, there is an embodiment in which each such coil is provided with such a control zone, so that each coil contact cooperates only with a single control zone. This simplifies the assembly and adjustment of the here presented Kontaktkommutierung. In particular, a contacting unit having the individual contact elements can be realized more easily, which can be mounted in a uniform manner. This allows better control of manufacturing tolerances.
Alternativ ist dagegen grundsätzlich auch eine Ausführungsform denkbar, bei der zumindest eine solche Steuerzone wenigstens zwei Spulen zugeordnet ist, so dass zumindest zwei solche Spulenkontakte mit derselben Steuerzone zusammenwirken. Hierdurch steht für die Positionierung der Spulenkontakte mehr Freiheit zur Verfügung. Alternatively, in contrast, an embodiment is conceivable, in which at least one such control zone is assigned at least two coils, so that at least two such coil contacts interact with the same control zone. As a result, more freedom is available for the positioning of the coil contacts.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe für jedes Pluspol-Segment und für jedes Minuspol-Segment einen Verbindungssteg aufweisen, der das jeweilige Pluspol-Segment mit der Pluspol-Zone oder mit einem anderen Pluspol-Segment einer anderen Steuerzone elektrisch verbindet bzw. der das jeweilige Minuspol-Segment mit der Minuspol-Zone oder mit einem anderen Minuspol-Segment einer anderen Steuerzone elektrisch verbindet. Somit lassen sich die elektrischen Verbindungen einerseits zwischen den Pluspol-Segmenten untereinander bzw. zwischen den Pluspol-Segmenten und der Pluspol-Zone sowie andererseits zwischen den Minuspol-Segmenten untereinander bzw. zwischen den Minuspol-Segmenten und der Minuspol-Zone innerhalb der Kommutatorscheibe realisieren. Auch die Verbindungsstege können wie die Kontaktzonen auf einem Substratkörper durch Abtragung einer elektrisch leitenden Schicht bzw. durch Aufbringen einer elektrischen Beschichtung hergestellt werden. According to another advantageous embodiment, the commutator disk for each positive pole segment and for each negative pole segment may have a connecting web which electrically connects the respective positive pole segment to the positive pole zone or to another positive pole segment of another control zone or the respective negative pole segment with the negative pole zone or electrically connects to another negative pole segment of another control zone. Thus, on the one hand, the electrical connections between the positive pole segments with each other or between the plus pole segments and the positive pole zone and between the negative pole segments with one another or between the negative pole segments and the minus pole zone within the commutator disc can be realized. Like the contact zones, the connecting webs can also be produced on a substrate body by removing an electrically conductive layer or by applying an electrical coating.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der mindestens zwei Steuerzonen vorgesehen sind. Hierdurch lassen sich die einzelnen Spulen besser getrennt ansteuern bzw. mit Strom versorgen. Zweckmäßig kann z.B. zur Erzielung eines preiswerten Aufbaus vorgesehen sein, dass nur bei einer der Steuerzonen die Pluspol-Segmente jeweils über einen Verbindungssteg mit der Pluspol-Zone elektrisch verbunden sind, während die Pluspol-Segmente der anderen Steuerzone (bei genau zwei Steuerzonen) oder der anderen Steuerzonen (bei drei oder mehr Steuerzonen) jeweils über einen Verbindungssteg nur mit wenigstens einem anderen Pluspol-Segment elektrisch verbunden sind. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass nur bei einer der Steuerzonen die Minuspol- Segmente jeweils über einen Verbindungssteg mit der Minuspol-Zone elektrisch verbunden sind, während die Minuspol-Segmente der anderen Steuerzone (bei genau zwei Steuerzonen) oder der anderen Steuerzonen (bei drei oder mehr Steuerzonen) jeweils über einen Verbindungssteg nur mit wenigstens einem anderen Minuspol-Segment elektrisch verbunden sind. Hierdurch vereinfacht sich die Realisierung der Verbindungsstege auf der Kommutatorscheibe. Preferred is an embodiment in which at least two control zones are provided. As a result, the individual coils can be better controlled separately or supplied with power. Suitably, e.g. be provided to achieve a low-cost construction, that only in one of the control zones, the positive pole segments are electrically connected via a connecting bar with the positive pole zone, while the positive pole segments of the other control zone (at exactly two control zones) or the other control zones ( in three or more control zones) are each electrically connected via a connecting web only with at least one other positive pole segment. Additionally or alternatively, it may be provided that only in one of the control zones, the negative pole segments are electrically connected via a connecting bar with the negative pole, while the negative pole segments of the other control zone (at exactly two control zones) or the other control zones (at three or more control zones) are each electrically connected via a connecting web only with at least one other negative pole segment. This simplifies the realization of the connecting webs on the commutator.
Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich bei mindestens zwei Steuerzonen, wenn nur bei einer der Steuerzonen einerseits die Pluspol-Segmente jeweils über einen Verbindungssteg mit der Pluspol-Zone elektrisch verbunden sind und andererseits die Minuspol-Segmente jeweils über einen Verbindungssteg mit der Minuspol-Zone elektrisch verbunden sind. Die Pluspol-Segmente der anderen Steuerzone (bei nur zwei Steuerzonen) oder der anderen Steuerzonen (bei drei oder mehr Steuerzonen) sind dagegen jeweils über einen Verbindungssteg nur mit wenigstens einem anderen Pluspol-Segment elektrisch verbunden, während die Minuspol-Segmente der anderen Steuerzone bzw. der anderen Steuerzonen jeweils über einen Verbindungssteg nur mit wenigstens einem anderen Minuspol- Segment elektrisch verbunden sind. A particularly simple structure results in at least two control zones, if only in one of the control zones on the one hand, the positive pole segments each over a connecting web to the positive pole zone are electrically connected and on the other hand, the negative pole segments are electrically connected via a connecting web with the negative pole zone. The positive pole segments of the other control zone (with only two control zones) or the other control zones (in three or more control zones), however, are electrically connected via a connecting web only with at least one other positive pole segment, while the negative pole segments of the other control zone or the other control zones are each electrically connected via a connecting web only with at least one other negative pole segment.
Eine weitere Vereinfachung hinsichtlich der Herstellbarkeit der Kommutatorscheibe ergibt sich, wenn die Kommutatorscheibe zwei Axialseiten, nämlich eine axiale Vorderseite und eine axiale Rückseite aufweist, wobei alle Kontaktzonen auf der Vorderseite oder auf der Rückseite konzentrisch zueinander angeordnet sind. Bevorzugt sind dann die Minuspol-Zone und die Pluspol-Zone auf der jeweiligen Axialseite radial innerhalb oder radial außerhalb der mindestens zwei Steuerzonen angeordnet. In diesem Fall sind alle Steuerzonen unmittelbar zzueinander benachbart, was einen kompakten Aufbau ermöglicht. A further simplification with regard to the manufacturability of the commutator disk arises when the commutator disk has two axial sides, namely an axial front side and an axial rear side, wherein all contact zones on the front side or on the rear side are arranged concentrically with one another. The negative pole zone and the plus pole zone are then preferably arranged on the respective axial side radially inside or radially outside the at least two control zones. In this case, all control zones are immediately adjacent to each other, which allows a compact structure.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Pluspol-Zone auf der einen Axialseite radial zwischen der Minuspol-Zone und der radial nächsten oder proximalen Steuerzone angeordnet ist und auf derselben Axialseite über Verbindungsstege mit den Pluspol-Segmenten dieser Steuerzone elektrisch verbunden ist, während die Minuspol-Segmente dieser Steuerzone über Verbindungsstege mit der Minuspol-Zone elektrisch verbunden sind, die zumindest im Bereich der Pluspol-Zone auf der anderen Axialseite angeordnet sind. Alternativ dazu kann ebenso vorgesehen sein, dass die Minuspol-Zone auf der einen Axialseite radial zwischen der Pluspol-Zone und der radial nächsten Steuerzone angeordnet ist und auf derselben Axialseite über Verbindungsstege mit den Minuspol-Segmenten dieser Steuerzone elektrisch verbunden ist, während die Pluspol-Segmente dieser Steuerzone über Verbindungsstege mit der Pluspol-Zone elektrisch verbunden sind, die zumindest im Bereich der Minuspol- Zone auf der anderen Axialseite angeordnet sind. In beiden Fällen vereinfacht sich eine preiswerte Realisierung der Kommutatorscheibe. According to a particularly advantageous development, it can be provided that the positive pole zone is arranged on one axial side radially between the negative pole zone and the radially next or proximal control zone and is electrically connected on the same axial side via connecting webs to the positive pole segments of this control zone, while the negative pole segments of this control zone are electrically connected via connecting webs to the negative pole zone, which are arranged at least in the region of the positive pole zone on the other axial side. Alternatively, it can also be provided that the negative pole zone is arranged on one axial side radially between the positive pole zone and the radially next control zone and on the same axial side via connecting webs is electrically connected to the negative pole segments of this control zone, while the positive pole segments of this control zone are electrically connected via connecting webs with the positive pole zone, which are arranged at least in the region of the negative pole on the other axial side. In both cases, an inexpensive implementation of the commutator simplified.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe einen Substratkörper, insbesondere nach Art einer elektrischen Platine, aufweisen, auf dem die Kontaktzonen und/oder die vorstehend genannten Verbindungsstege durch Abtragung einer elektrisch leitenden Schicht ausgebildet sind. Das Abtragen der elektrisch leitenden Schicht oder Beschichtung kann beispielsweise durch Ätzen, Fräsen, Lasern oder dergleichen erfolgen. In üblicher weise werden dabei die nicht benötigten Bereiche der elektrisch leitenden Schicht oder Beschichtung abgetragen, so dass die Kontaktzonen bzw. die Verbindungsstege übrig bleiben. Ebenso ist denkbar, die Kontaktzonen auf dem Substratkörper durch ein Siebdruckverfahren oder dergleichen aufzubringen. According to an advantageous embodiment, the commutator can have a substrate body, in particular in the manner of an electrical circuit board, on which the contact zones and / or the above-mentioned connecting webs are formed by ablation of an electrically conductive layer. The removal of the electrically conductive layer or coating can be done for example by etching, milling, laser or the like. In the usual way, the unnecessary areas of the electrically conductive layer or coating are removed, so that the contact zones or the connecting webs remain. It is also conceivable to apply the contact zones on the substrate body by a screen printing method or the like.
Die Kommutatorscheibe erstreckt sich im Wesentlichen eben und senkrecht zur Rotationsachse, so dass sie axial eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist. The commutator disk extends substantially flat and perpendicular to the axis of rotation, so that it has a front side and a rear side axially.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können nun alle Kontaktzonen an der Vorderseite oder an der Rückseite der Kommuntatorscheibe angeordnet sein. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung der Kommutatorscheibe. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite jeweils wenigstens eine Kontaktzone ausgebildet ist. Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die wenigstens eine Steuerzone bzw. alle Steuerzonen auf der Vorderseite angeordnet ist bzw. sind, während die Minuspol-Zone und die Pluspol-Zone auf der Rückseite angeordnet sind. Hierdurch kann sich die elektrische Kontaktierung der Minuspol-Segmente mit der Minuspol-Zone einerseits und der Pluspol-Segmente mit der Pluspol-Zone andererseits vereinfachen. According to an advantageous embodiment, all contact zones can now be arranged on the front or on the back of the Kommuntatorscheibe. This simplifies the production of the commutator. Alternatively, it may be provided that at least one contact zone is formed both on the front side and on the rear side. Advantageous is an embodiment in which the at least one control zone or all control zones are or are arranged on the front side, while the negative pole zone and the positive pole zone are arranged on the rear side. This may cause the facilitate electrical contacting of the negative pole segments with the negative pole zone on the one hand and the positive pole segments with the plus pole zone on the other hand.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können alle Kontaktelemente nebeneinander bezüglich der Rotationsachse auf derselben Seite angeordnet sein. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Kontaktiereinheit realisieren, in der alle Kontaktelemente nebeneinander angeordnet sind und die sich als Einheit an der Kommutatorscheibe anordnen lässt. According to another embodiment, all the contact elements may be arranged side by side with respect to the axis of rotation on the same side. This makes it possible in particular to realize a contacting unit in which all contact elements are arranged next to one another and which can be arranged as a unit on the commutator disk.
Alternativ ist es ebenso möglich, den jeweiligen Spulenkontakt bezüglich der Rotationsachse dem Minuspol-Kontakt und dem Pluspol-Kontakt gegenüberliegend anzuordnen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die axialen Vorspannungen, mit der die einzelnen Kontaktelemente an der Kommutatorscheibe anliegen, gegenseitig weitgehend aufzuheben, um eine Momenteinleitung in die Kommutatorscheibe zu reduzieren. Alternatively, it is also possible to arrange the respective coil contact with respect to the rotation axis opposite to the negative pole contact and the positive pole contact. In this way, it is possible, in particular, to substantially cancel each other out of the axial preloads, with which the individual contact elements rest against the commutator disk, in order to reduce torque introduction into the commutator disk.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Kommutatorscheibe mit ihrer Rückseite an einer axialen Stirnseite des Rotors angeordnet sein, während dann alle Kontaktzonen an der Vorderseite der Kommutatorscheibe vorgesehen sind. Durch diese Integration der Kommutatorscheibe in den Rotor ergibt sich eine extrem kompakte Bauform, die außerdem vergleichsweise einfach realisierbar ist. In another advantageous embodiment, the commutator can be arranged with its rear side on an axial end side of the rotor, while then all the contact zones are provided on the front of the commutator. This integration of the commutator in the rotor results in an extremely compact design, which is also relatively easy to implement.
Alternativ dazu ist es ebenso möglich, die Kommutatorscheibe an einer Rotorwelle des Rotors axial freistehend anzuordnen. Hierdurch wird die axiale Positionierung der Kontaktkommutation weitgehend unabhängig vom übrigen Rotor, was insbesondere die Anordnung der Kontaktelemente vereinfachen kann. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Stator als außenliegender Außenstator ausgestaltet, während der Rotor als innenliegender Innenrotor ausgestaltet ist. Durch diese Maßnahme baut insbesondere die Kommutatorscheibe und somit die gesamte Kontaktkommutation vergleichsweise klein, was eine kompakte Bauform unterstützt. Alternatively, it is also possible to arrange the commutator disc axially free-standing on a rotor shaft of the rotor. As a result, the axial positioning of the contact commutation is largely independent of the rest of the rotor, which in particular can simplify the arrangement of the contact elements. According to a particularly advantageous embodiment, the stator is designed as an external external stator, while the rotor is designed as an internal internal rotor. By this measure, in particular, the commutator and thus the entire contact commutation builds comparatively small, which supports a compact design.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der Elektromotor mit einer Magnetanordnung ausgestattet, die zumindest einen am Rotor oder am Stator angeordneten Permanentmagneten aufweist. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher zumindest ein Permanentmagnet am Rotor, vorzugsweise am Innenrotor, angeordnet ist, während zumindest eine Spule am Stator, vorzugsweise am Außenstator, angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine Konfiguration, bei der die Spulen außenliegend angeordnet sind, nämlich am Außenstator, wodurch darin entstehende Wärme besonders einfach abgeführt werden kann. Vereinfacht wird diese Anordnung außenliegender Spulen durch die hier vorgestellten Steuerzonen sowie die Pluspol-Zone und die Minuspol-Zone an der Kommutatorscheibe, da alle Anschlüsse über die Kontaktelemente nach außen, also zum Stator versetzt werden können. According to another advantageous embodiment, the electric motor is equipped with a magnet arrangement which has at least one permanent magnet arranged on the rotor or on the stator. An embodiment is preferred in which at least one permanent magnet is arranged on the rotor, preferably on the inner rotor, while at least one coil is arranged on the stator, preferably on the outer stator. This results in a configuration in which the coils are arranged on the outside, namely on the outer stator, whereby heat generated therein can be removed particularly easily. This arrangement of external coils is simplified by the control zones presented here, as well as the positive pole zone and the negative pole zone on the commutator disk, since all connections can be offset via the contact elements to the outside, that is to the stator.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugbauteil charakterisiert sich durch wenigstens ein Stellglied sowie einen Elektromotor der vorstehend beschriebenen Art, der mit dem jeweiligen Stellglied antriebsverbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich beim Fahrzeugbauteil um eine Drosseleinrichtung einer Frischluftanlage oder um eine Klappeneinrichtung einer Frischluftanlage. Ebenso kann es sich beim Fahrzeugbauteil um eine Turbine bzw. um einen Abgasturbolader handeln, wobei das jeweilige Stellglied dann eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate- Ventil sein kann. Auch ist denkbar, ein Abgasrückführventil mithilfe eines derartigen Elektromotors zu betätigen, um eine Abgasrückführrate einzustellen. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. An inventive vehicle component is characterized by at least one actuator and an electric motor of the type described above, which is drivingly connected to the respective actuator. The vehicle component is preferably a throttle device of a fresh air system or a flap device of a fresh air system. Likewise, the vehicle component may be a turbine or an exhaust gas turbocharger, wherein the respective actuator may then be a variable turbine geometry or a wastegate valve. It is also conceivable to actuate an exhaust gas recirculation valve by means of such an electric motor in order to set an exhaust gas recirculation rate. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Fig. 1 is a greatly simplified schematic diagram of a schematic
Brennkraftmaschine mit mehreren Fahrzeugbauteilen,  Internal combustion engine with several vehicle components,
Fig. 2 einen stark vereinfachten Querschnitt eines Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, 2 is a highly simplified cross section of an electric motor according to a preferred embodiment,
Fig. 3 eine stark vereinfachte Axialansicht einer Kommutatorscheibe des Fig. 3 is a greatly simplified axial view of a commutator of the
Elektromotors,  Electric motor,
Fig. 4 bis 6 jeweils einen stark vereinfachten Axialschnitt des Elektromotors im FIGS. 4 to 6 each show a greatly simplified axial section of the electric motor in FIG
Bereich der Kommutatorscheibe, bei verschiedenen Ausführungsformen, Fig. 7 ein Kommutierungsschema des Elektromotors. Range of the commutator disk, in various embodiments, 7 shows a commutation scheme of the electric motor.
Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 , die bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 2 mit mehreren Brennräumen 3, eine Frischluftanlage 4 zur Versorgung der Brennräume 3 mit Frischluft und eine Abgasanlage 5 zum Abführen von Abgas von den Brennräumen 3. Am Motorblock 2 kann eine Klappenvorrichtung 6 angeordnet sein. Die einzelnen Klappen 7 sind Stellglieder, die mit Hilfe eines Elektromotors 8 betätigt bzw. verstellt werden können. Die Frischluftanlage 4 enthält im Beispiel außerdem eine Drosselvorrichtung 9, deren Drosselklappe 10 mit Hilfe eines weiteren Elektromotors 8 verstellt werden kann. 1, an internal combustion engine 1, which is preferably arranged in a vehicle, an engine block 2 with a plurality of combustion chambers 3, a fresh air system 4 for supplying the combustion chambers 3 with fresh air and an exhaust system 5 for discharging exhaust gas from the combustion chambers 3. On the engine block 2, a flap device 6 may be arranged. The individual flaps 7 are actuators which can be operated or adjusted by means of an electric motor 8. The fresh air system 4 in the example also includes a throttle device 9, the throttle valve 10 can be adjusted by means of another electric motor 8.
Die Brennkraftmaschine 1 ist hier außerdem als aufgeladene Brennkraftmaschine 1 konzipiert. Im vorliegenden Fall ist die Brennkraftmaschine 1 hierzu mit einem Abgasturbolader 1 1 ausgestattet, der einen in die Frischluftanlage 4 eingebundenen Verdichter 12 und eine in die Abgasanlage 5 eingebundene Turbine 13 umfasst, die über eine gemeinsame Antriebswelle 14 miteinander verbunden sind. Die Turbine 13 kann mit einer variablen Turbinengeometrie 15 ausgestattet sein, mit deren Hilfe eine Anströmrichtung und eine Anströmgeschwindigkeit des Abgases bezüglich eines hier nicht dargestellten Turbinenrads der Turbine 13 verändert werden kann. Zum Betätigen der variablen Turbinengeometrie 15 kann wieder ein Elektromotor 8 vorgesehen sein. Die Turbine 13 ist hier außerdem mit einem Wastegate-Ventil 16 ausgestattet, mit dessen Hilfe ein Bypass 17 zur Umgehung des Turbinenrads gesteuert werden kann. Zur Betätigung des Wastega- te-Ventils 16 kann wieder ein Elektromotor 8 vorgesehen sein. Üblicherweise kommen eine variable Turbinengeometrie 15 und ein Wastegate-Ventil 16 nur alternativ zur Anwendung; denkbar ist grundsätzlich jedoch auch eine kummulati- ve Anwendung. Gemäß Fig. 2 kann der Elektromotor 8 als Innenläufer ausgestaltet sein und dementsprechend einen außenliegenden Stator 18 und einen innenliegenden Rotor 19 aufweisen. Der Rotor 19 ist relativ zum Stator 18 um eine Rotationsachse R drehbar gelagert und ist mit einer fest daran angeordneten Magnetanordnung 20 versehen, die zumindest einen Permanentmagneten 21 umfasst. Der Stator 18 ist mit einer Spulenanordnung 22 ausgestattet, die zumindest eine elektrische Spule 23 umfasst. Bevorzugt handelt es sich beim Elektromotor 8 um einen Gleichstrommotor. Im Beispiel der Figuren 2 bis 7 umfasst die Spulenanordnung 22 insgesamt drei elektrische Spulen 23, die im Einzelnen auch mit Li, L2 und L3 bezeichnet werden. Im Beispiel der Fig. 2 ist jede Spule Li, L2, L3 durch zwei Wicklungen 24 gebildet, die auf geeignete Weise über eine entsprechende Verbindungsleitung 25 miteinander verbunden sind. The internal combustion engine 1 is also designed here as a supercharged internal combustion engine 1. In the present case, the internal combustion engine 1 is equipped for this purpose with an exhaust gas turbocharger 1 1, which comprises a compressor 12 integrated into the fresh air system 4 and a turbine 13 integrated in the exhaust system 5, which are connected to one another via a common drive shaft 14. The turbine 13 may be equipped with a variable turbine geometry 15, with the aid of which a flow direction and a flow velocity of the exhaust gas with respect to a turbine wheel, not shown here, of the turbine 13 can be changed. For actuating the variable turbine geometry 15, an electric motor 8 can again be provided. The turbine 13 is also equipped here with a wastegate valve 16, by means of which a bypass 17 for bypassing the turbine wheel can be controlled. For actuating the wastegate valve 16, an electric motor 8 may again be provided. Usually, a variable turbine geometry 15 and a wastegate valve 16 are used only as an alternative; In principle, however, a cumulative application is also conceivable. According to FIG. 2, the electric motor 8 can be designed as an internal rotor and accordingly have an external stator 18 and an internal rotor 19. The rotor 19 is mounted rotatably relative to the stator 18 about a rotation axis R and is provided with a magnet arrangement 20 fixedly arranged thereon, which comprises at least one permanent magnet 21. The stator 18 is equipped with a coil assembly 22 comprising at least one electrical coil 23. The electric motor 8 is preferably a DC motor. In the example of Figures 2 to 7, the coil assembly 22 comprises a total of three electric coils 23, which are also designated in detail with Li, L 2 and L 3 . In the example of FIG. 2, each coil Li, L 2 , L 3 is formed by two windings 24, which are connected to each other in a suitable manner via a corresponding connecting line 25.
Zur Kommutierung der Spulen 23 ist der hier vorgestellte Elektromotor 8 mit einer in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Kommutatorscheibe 26 ausgestattet. Die Kommutatorscheibe 26 ist mit dem Rotor 19 drehfest verbunden, so dass sie im Betrieb des Elektromotors 8 ebenfalls um die Rotationsachse R rotiert. Die Kommutatorscheibe 26 ist zweckmäßig eben und flach ausgestaltet, wobei sie sich senkrecht zur Rotationsachse R erstreckt. For commutation of the coils 23 of the electric motor 8 presented here is equipped with a commutator 26 shown in Figures 3 to 6. The commutator 26 is rotatably connected to the rotor 19 so that it also rotates about the axis of rotation R during operation of the electric motor 8. The commutator 26 is expedient flat and flat, wherein it extends perpendicular to the axis of rotation R.
Entsprechend den Fig. 3 bis 6 weist die Kommutatorscheibe 26 mehrere Kontaktzonen 27 auf, die axial kontaktierbar sind. Die Kontaktzonen 27 sind dabei mit Hilfe eines elektrisch leitenden Materials gebildet. Um die Kontaktzonen 27 elektrisch kontaktieren zu können, ist gemäß Fig. 3 eine Kontaktelementanordnung 28 vorgesehen, die stationär, vorzugsweise am Stator 18, angeordnet ist und die mehrere Kontaktelemente 29 aufweist. Die Kontaktelemente 29 sind dabei so angeordnet, dass sie die Kommutatorscheibe 26 jeweils im Bereich der Kontaktzonen 27 axial kontaktieren. Dabei ist im Beispiel für jede Kontaktzone 27 genau ein Kontaktelement 29 vorgesehen, so dass jeder Kontaktzone 27 genau ein Kontaktelement 29 zugeordnet ist, das ausschließlich die zugehörige Kontaktzone 27 kontaktiert, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Denkbar ist grundsätzlich auch eine Ausführungsform, bei der mehrere Kontaktelemente mit derselben Kontaktzone 27 zusammenwirken. According to FIGS. 3 to 6, the commutator disk 26 has a plurality of contact zones 27 which are axially contactable. The contact zones 27 are formed by means of an electrically conductive material. In order to be able to contact the contact zones 27 electrically, according to FIG. 3 a contact element arrangement 28 is provided, which is arranged stationarily, preferably on the stator 18, and which has a plurality of contact elements 29. The contact elements 29 are arranged so that they contact the commutator 26 26 each axially in the region of the contact zones. In the example, exactly one contact element 29 is provided for each contact zone 27, so that each contact zone 27 exactly a contact element 29 is assigned which only contacts the associated contact zone 27 in order to establish an electrical connection. Also conceivable is an embodiment in which a plurality of contact elements interact with the same contact zone 27.
Gemäß Fig. 3 sind die Kontaktzonen 27 jeweils als konzentrisch zur Rotationsachse R angeordnete Ringe ausgestaltet, die auf unterschiedlichen Radien bezüglich der Rotationsachse R liegen. Eine der Kontaktzonen 27, hier die radial am weitesten innenliegende Kontaktzone 27, ist als ringförmige Minuspol-Zone 30 ausgestaltet. Sie erstreckt sich in der Umfangsrichtung unterbrechungsfrei, die in Fig. 3 durch einen Doppelpfeil angedeutet und mit 33 bezeichnet ist. Das zugehörige Kontaktelement 29 ist als Minuspol-Kontakt 31 ausgestaltet, der mit einem Minuspol-Anschluss 32 des Elektromotors 8 elektrisch verbunden ist. Im Betrieb des Elektromotors 8 liegt somit an der Minuspol-Zone 30 ein negatives elektrisches Potential an. Eine andere Kontaktzone 27, hier die zur Minuspol- Zone 30 radial nach außen benachbarte Kontaktzone 27, ist als ringförmige Pluspol-Zone 32 ausgestaltet. Auch sie erstreckt sich in der Umfangsrichtung 33 unterbrechungsfrei. Das zur Pluspol-Zone 32 zugehörige Kontaktelement 29 ist als Pluspol-Kontakt 34 ausgestaltet und ist mit einem Pluspol-Anschluss 35 des Elektromotors 8 elektrisch verbunden. Im Betrieb des Elektromotors 8 liegt somit ein positives elektrisches Potential an der Pluspol-Zone 32 an. Die übrigen Kontaktzonen 27 sind jeweils als ringförmige Steuerzone 36 ausgestaltet und jeweils radial außerhalb der Minuspol-Zone 30 und der Pluspol-Zone 32 angeordnet. Im gezeigten bevorzugten Beispiel ist je Spule 23 eine separate Steuerzone 36 vorgesehen. Dementsprechend sind auch hier genau drei Steuerzonen 36 vorgesehen. Jeder Steuerzone 36 ist ein als Spulenkontakt 37 ausgestaltetes Kontaktelement 29 zugeordnet, wobei jeder Spulenkontakt 37 mit genau einer der Spulen 23 elektrisch verbunden ist, was in Fig. 3 durch die Bezeichnungen Li, L2 und L3 angedeutet ist. So ist beispielsweise die radial nach außen zur Pluspol-Zone 32 unmittelbar benachbarte proximale oder innere Steuerzone 36 der ersten Spule Li zugeordnet. Die radial dazu benachbarte mittlere Steuerzone 36 ist dann der zweiten Spule L2 zugeordnet. Die außenliegende distale oder äußere Steuerzone 36 ist dann der dritten Spule L3 zugeordnet. According to FIG. 3, the contact zones 27 are configured in each case as rings which are arranged concentrically to the axis of rotation R and lie at different radii relative to the axis of rotation R. One of the contact zones 27, here the radially innermost contact zone 27, is designed as an annular negative pole zone 30. It extends in the circumferential direction without interruption, which is indicated in Fig. 3 by a double arrow and designated 33. The associated contact element 29 is designed as a negative pole contact 31 which is electrically connected to a negative pole terminal 32 of the electric motor 8. During operation of the electric motor 8, a negative electrical potential is thus present at the negative pole zone 30. Another contact zone 27, here the contact zone 27 which is radially adjacent to the negative pole zone 30, is designed as an annular positive pole zone 32. Also, it extends in the circumferential direction 33 without interruption. The contact element 29 belonging to the positive pole zone 32 is configured as a positive pole contact 34 and is electrically connected to a positive pole connection 35 of the electric motor 8. During operation of the electric motor 8, there is thus a positive electrical potential at the positive pole zone 32. The remaining contact zones 27 are configured in each case as an annular control zone 36 and are arranged in each case radially outside the minus-pole zone 30 and the plus-pole zone 32. In the preferred example shown, a separate control zone 36 is provided per coil 23. Accordingly, exactly three control zones 36 are also provided here. Each control zone 36 is assigned a designed as a coil contact 37 contact element 29, wherein each coil contact 37 is electrically connected to exactly one of the coils 23, which is indicated in Fig. 3 by the designations Li, L 2 and L 3 . For example, the radially outward to the positive pole zone 32nd immediately adjacent proximal or inner control zone 36 associated with the first coil Li. The radially adjacent thereto middle control zone 36 is then associated with the second coil L 2 . The outer distal or outer control zone 36 is then associated with the third coil L 3 .
Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der weniger Steuerzonen 36 vorhanden sind als Spulenkontakte 37, so dass zwei oder mehr Spulenkontakte 37 dann mit ein und derselben Steuerzone 36 zusammenwirken, wobei die Abgriffstellen bzw. Kontaktstellen dann entsprechend in der Umfangsrichtung 33 zueinander versetzt sein müssen. In principle, an embodiment is also possible in which fewer control zones 36 are present than coil contacts 37, so that two or more coil contacts 37 then interact with one and the same control zone 36, wherein the tapping points or contact points must then be offset relative to one another in the circumferential direction 33 ,
Die jeweilige Steuerzone 36 ist in der Umfangsrichtung 33 segmentiert, derart, dass in der Umfangsrichtung 33 aufeinanderfolgende Pluspol-Segmente 38 und Minuspol-Segmente 39 vorgesehen sind. Die Pluspol-Segmente 38 stehen elektrisch mit der Pluspol-Zone 32 in Verbindung. Die Minuspol-Segmente 39 stehen elektrisch mit der Minuspol-Zone 30 in Verbindung. Innerhalb der jeweiligen Steuerzone 36 sind die Minuspol-Segmente 39 gegenüber den Pluspol- Segmenten 38 gegeneinander elektrisch isoliert. Derartige Isolationen können beispielsweise durch Unterbrechungen der jeweiligen Steuerzone 36 realisiert sein. The respective control zone 36 is segmented in the circumferential direction 33, such that in the circumferential direction 33 successive positive pole segments 38 and negative pole segments 39 are provided. The positive pole segments 38 are electrically connected to the positive pole zone 32 in connection. The negative terminal segments 39 are electrically connected to the negative pole zone 30. Within the respective control zone 36, the negative pole segments 39 are electrically insulated from one another with respect to the positive pole segments 38. Such isolations can be realized for example by interruptions of the respective control zone 36.
Die Kommutatorscheibe 26 besitzt für jedes Pluspol-Segment 38 einen Pluspol- Verbindungssteg 40 und für jedes Minuspol-Segment 39 einen Minuspol- Verbindungssteg 41 . Bei der radial innenliegenden Steuerzone 36, die der ersten Spule Li zugeordnet ist und in der Folge auch als erste Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol-Verbindungsstege 40 jeweils mit der Pluspol-Zone 32 elektrisch verbunden. Bei der mittleren Steuerzone 36, die der zweiten Spule L2 zugeordnet ist und im Folgenden auch als zweite Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol- Verbindungsstege 40 mit den Pluspol-Segmenten 38 der ersten Steuerzone 36 elektrisch verbunden und somit letztlich auch elektrisch mit der Pluspol-Zone 32 verbunden. Bei der außenliegenden Steuerzone 36, die der dritten Spule L3 zugeordnet ist und im Folgenden auch als dritte Steuerzone 36 bezeichnet wird, sind die Pluspol-Segmente 38 über die Pluspol-Verbindungsstege 40 mit den Pluspol-Segmenten 38 der zweiten Steuerzone 36 elektrisch verbunden, wodurch sie letztlich auch mit der Pluspol-Zone 32 verbunden sind. Analog dazu sind die Minuspol-Segmente 39 der ersten Steuerzone 36 über die Minuspol- Verbindungsstege 41 mit der Minuspol-Zone 30 elektrisch verbunden. Die zugehörigen Minuspol-Verbindungsstege 41 sind in Fig. 3 dabei mit unterbrochenen Linien dargestellt, um anzudeuten, dass sich diese Minuspol-Verbindungsstege 41 auf einer vom Betrachter abgewandten Rückseite (43) der Kommutatorscheibe 26 befinden. Alle übrigen Verbindungsstege 40, 41 befinden sich auf der dem Betrachter zugewandten Vorderseite (42) der Kommutatorscheibe 26. Die rückseitigen Minuspol-Verbindungsstege 41 können durch den Körper der Kommutatorscheibe 26 hindurch mit der Minuspol-Zone 30 bzw. mit dem jeweiligen Minuspol-Segment 39 elektrisch verbunden sein. Die Minuspol-Segmente 39 der zweiten Steuerzone 36 sind über die Minuspol-Verbindungsstege 41 mit den Minuspol-Segmenten 39 der ersten Steuerzone 36 elektrisch verbunden. Die Minuspol- Segmente 39 der dritten Steuerzone 36 sind über die Minuspol- Verbindungsstege 41 mit den Minuspol-Segmenten 39 der zweiten Steuerzone 36 elektrisch verbunden. The commutator disk 26 has a positive pole connecting web 40 for each positive pole segment 38 and a negative pole connecting web 41 for each negative pole segment 39. In the radially inner control zone 36, which is assigned to the first coil Li and is also referred to as the first control zone 36, the positive pole segments 38 are electrically connected via the positive pole connecting webs 40 each with the positive pole zone 32. In the middle control zone 36, which is assigned to the second coil L2 and is also referred to below as the second control zone 36, the positive pole segments 38 are connected across the positive pole Connecting webs 40 electrically connected to the positive pole segments 38 of the first control zone 36 and thus ultimately electrically connected to the positive pole zone 32. In the outer control zone 36, which is associated with the third coil L 3 and is also referred to below as the third control zone 36, the positive pole segments 38 are electrically connected via the positive pole connecting webs 40 to the positive pole segments 38 of the second control zone 36, whereby they are ultimately connected to the positive pole zone 32. Analogously, the negative pole segments 39 of the first control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole zone 30. The associated negative pole connecting webs 41 are shown in FIG. 3 with broken lines in order to indicate that these negative pole connecting webs 41 are located on a rear side (43) of the commutator disk 26 facing away from the observer. All other connecting webs 40, 41 are located on the front side (42) of the commutator disk 26 facing the observer. The rear negative pole connecting webs 41 can pass through the body of the commutator disk 26 to the minus pole zone 30 or to the respective negative pole segment 39 be electrically connected. The negative pole segments 39 of the second control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole segments 39 of the first control zone 36. The negative pole segments 39 of the third control zone 36 are electrically connected via the negative pole connecting webs 41 to the negative pole segments 39 of the second control zone 36.
Die Kommutatorscheibe 26 kann beispielsweise nach Art einer elektrischen Platine einen Substratkörper aufweisen, auf den die Kontaktzonen 27 und die Verbindungsstege 40, 41 aufgedruckt sind oder die eine elektrisch leitfähige Beschich- tung, z.B. aus Aluminium oder aus Kupfer, aufweist, so dass die Kontaktzonen 27 und die Verbindungsstege 40, 41 durch Abtragung, beispielsweise durch Ätzen, Fräsen, Lasern und dergleichen, ausgebildet sind. Somit lässt sich die hier vor- gestellte Konnnnutatorscheibe 26 besonders preiswert in großen Stückzahlen herstellen. The commutator disk 26 can, for example, have a substrate body in the manner of an electrical circuit board, onto which the contact zones 27 and the connecting webs 40, 41 are printed or which has an electrically conductive coating, eg made of aluminum or copper, so that the contact zones 27 and the connecting webs 40, 41 are formed by ablation, for example by etching, milling, lasers and the like. Thus, the here Asked Konnnaboratorscheibe 26 particularly inexpensive to produce in large quantities.
Wie sich insbesondere den Figuren 4 bis 6 entnehmen lässt, besitzt die Kommutatorscheibe 26 in der durch die Rotationsachse R definierten Axialrichtung eine Vorderseite 42 und eine Rückseite 43. Gemäß den Beispielen der Figuren 3 bis 5 kann es zweckmäßig sein, alle Kontaktzonen 27 an der Vorderseite 42 anzuordnen. Alternativ dazu ist es gemäß Fig. 6 auch möglich, sowohl an der Vorderseite 42 als auch an der Rückseite 43 derartige Kontaktzonen 27 anzuordnen. Die einzelnen Kontaktzonen 27 sind in den Schnittansichten der Figuren 4 bis 6 durch kurze Linien angedeutet. Die damit zusammenwirkenden Kontaktelemente 29 sind durch Dreieckssymbole angedeutet. Die Belegung der einzelnen Kontaktelemente 29 ist dabei durch Li bis L3 für die einzelnen Spulen 23 und mit einem Plus-Symbol "+" für den Pluspol-Anschluss 35 und mit einem Minus-Symbol "-" für den Minuspol-Anschluss 32 angedeutet. As can be seen in particular from FIGS. 4 to 6, the commutator disk 26 has a front side 42 and a rear side 43 in the axial direction defined by the axis of rotation R. According to the examples of FIGS. 3 to 5, it may be expedient to use all contact zones 27 on the front side 42 to arrange. Alternatively, it is also possible according to FIG. 6 to arrange such contact zones 27 both on the front side 42 and on the rear side 43. The individual contact zones 27 are indicated in the sectional views of Figures 4 to 6 by short lines. The cooperating contact elements 29 are indicated by triangular symbols. The assignment of the individual contact elements 29 is indicated by Li to L 3 for the individual coils 23 and with a plus symbol "+" for the positive terminal 35 and a minus symbol "-" for the negative terminal 32.
Sofern wie in Fig. 6 die Kontaktzonen 27 an der Kommutatorscheibe 26 beidseitig angeordnet sind, ist die hier gezeigte Ausführungsform bevorzugt, bei der die drei Steuerzonen 27 an der Vorderseite 42 angeordnet sind, während die Minuspol- Zone 30 und die Pluspol-Zone 32 an der Rückseite 43 angeordnet sind. If, as in FIG. 6, the contact zones 27 are arranged on both sides of the commutator disk 26, the embodiment shown here is preferred, in which the three control zones 27 are arranged on the front side 42, while the minus pole zone 30 and the plus pole zone 32 the back 43 are arranged.
Bei den Ausführungsformen der Figuren 3, 4 und 6 sind alle Kontaktelemente 29 auf derselben Seite bezüglich der Rotationsachse R nebeneinander angeordnet. In diesen Beispielen befinden sich die Kontaktelemente 29 jeweils oberhalb der Rotationsachse R. Im Unterschied dazu zeigt Fig. 5 eine Ausführungsform, bei welcher einige Kontaktelemente 29 oberhalb und einige Kontaktelemente 29 unterhalb der Rotationsachse R angeordnet sind. Zweckmäßig sind sie einander gegenüberliegend angeordnet, insbesondere einander diametral gegenüberliegend. Bei der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform ist die Kommutator- scheibe 26 mit ihrer Rückseite 43 unmittelbar an einer axialen Stirnseite 44 des Rotors 19 angeordnet. Sämtliche Kontaktzonen 29 sind dann an der Vorderseite 42 angeordnet. Im Unterschied dazu zeigt Fig. 6 eine Ausführungsform, bei welcher die Kommutatorscheibe 26 an einer Rotorwelle 45 des Rotors 19 axial freistehend angeordnet ist. In the embodiments of Figures 3, 4 and 6, all contact elements 29 are arranged on the same side with respect to the rotation axis R side by side. In these examples, the contact elements 29 are each located above the axis of rotation R. In contrast, FIG. 5 shows an embodiment in which some contact elements 29 are arranged above and some contact elements 29 below the axis of rotation R. Suitably, they are arranged opposite each other, in particular diametrically opposite each other. In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the commutator disk 26 with its rear side 43 is arranged directly on an axial end face 44 of the rotor 19. All contact zones 29 are then arranged on the front side 42. In contrast, FIG. 6 shows an embodiment in which the commutator disk 26 is arranged axially free-standing on a rotor shaft 45 of the rotor 19.
Zur Erzielung der jeweils gewünschten Kommutierung sind die Pluspol-Segmente 38 und die Minuspol-Segmente 39 in den einzelnen Steuerzonen 36 in der Umfangsrichtung entsprechend dimensioniert, wobei die Segmente 38, 39 der radial benachbarten Steuerzonen 36 außerdem in der Umfangsrichtung 33 entsprechend zueinander versetzt angeordnet sind, derart, dass die Spulenkontakte 37 wie im Beispiel der Fig. 3 gezeigt an derselben Umfangsposition mit den Kontaktzonen 27 in Kontakt stehen. In Fig. 3 liegen diese Kontaktstellen auf einer Geraden, die durch die Rotationsachse R geht. Ebenso ist es möglich, die Kontaktstellen der Spulenkontakte 37 in der Umfangsrichtung 33 grundsätzlich beliebig zu verteilen; die Anordnung der Segmente 38, 39 der einzelnen Steuerzonen 36 ist dann entsprechend anzupassen. Insbesondere lassen sich die Spulenkontakte 37 auch gezielt so in der Umfangsrichtung 33 hinsichtlich ihrer Kontaktstellen verteilen, dass bei den Steuerzonen 36 einerseits die Pluspol-Segmente 38 und andererseits die Minuspol-Segmente 39 jeweils zueinander radial fluchten. Bei einer derartigen Anordnung ist es dann auch möglich, einer einzigen Steuerzone 36 zwei oder mehr Spulenkontakte 37 zuzuordnen, so dass sich die Anzahl der Steuerzonen entsprechend reduzieren lässt. Im Extremfall kann eine einzige Steuerzone 36 ausreichen, mit der dann alle Spulenkontakte 37 in der Umfangsrichtung 33 entsprechend verteilt in Kontakt stehen. Das in Fig. 7 wiedergegebene Konnnnutierungsschenna ergibt sich aus der jeweils gewünschten Konnnnutierung des Elektromotors 8. Im Kommutierungsschema sind gemäß Fig. 7 in einem oberen Abschnitt A Winkelbereiche für eine Rotation des Rotors 19 bzw. der Kommutatorscheibe 26 um die Rotationsachse R wiedergegeben. In einem mittleren Abschnitt B sind die einzelnen Steuerzonen 36 abgewickelt dargestellt. Die zugehörigen Pluspol-Segmente 38 enthalten ein Plus- Symbol "+". Die zugehörigen Minuspol-Segmente 39 enthalten ein Minus-SymbolTo achieve the respectively desired commutation, the positive pole segments 38 and the negative pole segments 39 in the individual control zones 36 are dimensioned correspondingly in the circumferential direction, wherein the segments 38, 39 of the radially adjacent control zones 36 are also offset correspondingly in the circumferential direction 33 in such a way that the coil contacts 37, as shown in the example of FIG. 3, are in contact with the contact zones 27 at the same circumferential position. In Fig. 3, these contact points lie on a straight line passing through the axis of rotation R. It is also possible to distribute the contact points of the coil contacts 37 in the circumferential direction 33 in principle arbitrary; the arrangement of the segments 38, 39 of the individual control zones 36 is then adapted accordingly. In particular, the coil contacts 37 can also be selectively distributed in the circumferential direction 33 with respect to their contact points, that in the control zones 36 on the one hand the positive pole segments 38 and on the other hand the negative pole segments 39 each radially aligned. With such an arrangement, it is then also possible to assign two or more coil contacts 37 to a single control zone 36, so that the number of control zones can be correspondingly reduced. In extreme cases, a single control zone 36 may be sufficient, with which all coil contacts 37 in the circumferential direction 33 are distributed in contact. The Konnnierungsierungsschenna reproduced in Fig. 7 results from the respective desired Konnnnutierung the electric motor 8. In the commutation scheme are shown in FIG. 7 in an upper portion A angular ranges for a rotation of the rotor 19 and the commutator 26 reproduced around the axis of rotation R. In a middle section B, the individual control zones 36 are shown unwound. The associated positive pole segments 38 contain a plus symbol "+". The associated negative pole segments 39 contain a minus symbol
Erkennbar sind hier zwischen zwei benachbarten Segmenten 38, 39 unterschiedlicher Polarität Isolationsabschnitte 46 vorgesehen, um benachbarte Segmente 38, 39 unterschiedlicher Polarität bzw. unterschiedlichen elektrischen Potentials elektrisch gegeneinander zu isolieren. Ein Pfeil 47 deutet die stationäre Position der Kontaktelementanordnung 28 an. In der in Fig. 7 wiedergegebenen Momentaufnahme berührt der mit der ersten Spule Li verbundene erste Spulenkontakt 37 ein Pluspol-Segment 38. Der mit der zweiten Spule L2 verbundene zweite Spulenkontakt 37 steht dagegen mit einem Isolator 46 in Kontakt. Der mit der dritten Spule L3 verbundene dritte Spulenkontakt 37 ist schließlich mit einem Minuspol-Segment 39 kontaktiert. It can be seen here that insulating sections 46 are provided between two adjacent segments 38, 39 of different polarity in order to electrically isolate adjacent segments 38, 39 of different polarity or different electrical potential from each other. An arrow 47 indicates the stationary position of the contact element arrangement 28. In the snapshot reproduced in FIG. 7, the first coil contact 37 connected to the first coil Li contacts a positive pole segment 38. The second coil contact 37 connected to the second coil L 2 , on the other hand, is in contact with an insulator 46. The third coil contact 37 connected to the third coil L 3 is finally contacted with a negative pole segment 39.
In einem unteren Abschnitt C ist die sich für die einzelnen Spulen Li, L2 und L3 ergebende Kommutierung wiedergegeben. Erkennbar ergibt sich von 0° bis 360° der Drehbewegung der Kommutatorscheibe 26 ein innerhalb der Spulen Li bis L3 rotierendes Magnetfeld. In der Momentaufnahme der Fig. 7 sind die Spulen Li, L2 und L-3 so kommutiert, dass die dritte Spule L3 am Minus-Potential anliegt, während die erste Spule Li am Plus-Potential anliegt. Die zweite Spule L2 ist ausgeschaltet. In a lower section C, the resulting for the individual coils Li, L 2 and L 3 commutation is reproduced. Visible results from 0 ° to 360 ° of the rotational movement of the commutator 26, a rotating within the coils Li to L 3 magnetic field. In the snapshot of Fig. 7, the coils Li, L 2 and L-3 are commutated so that the third coil L 3 is applied to the negative potential, while the first coil Li is applied to the positive potential. The second coil L 2 is switched off.
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Claims

Ansprüche claims
1 . Elektromotor, 1 . Electric motor,
- mit einem stationären Stator (18) und einem um eine Rotationsachse (R) drehbar angeordneten Rotor (19),  with a stationary stator (18) and a rotor (19) rotatably arranged about an axis of rotation (R),
- mit einer Spulenanordnung (22), die wenigstens eine am Stator (18) oder am Rotor (19) angeordnete elektrische Spule (23) aufweist,  with a coil arrangement (22) which has at least one electrical coil (23) arranged on the stator (18) or on the rotor (19),
- mit einer Kommutatorscheibe (26), die drehfest mit dem Rotor (19) verbunden ist und die mehrere axial kontaktierbare Kontaktzonen (27) aufweist,  - With a commutator (26) which is non-rotatably connected to the rotor (19) and which has a plurality of axially contactable contact zones (27),
- mit einer Kontaktelementanordnung (28), die stationär angeordnet ist und die mehrere Kontaktelemente (29) aufweist, die jeweils die Kommutatorscheibe (26) im Bereich der jeweiligen Kontaktzone (27) axial kontaktieren,  - With a contact element arrangement (28) which is arranged stationary and which has a plurality of contact elements (29), each of which axially contact the commutator disk (26) in the region of the respective contact zone (27),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Pluspol-Zone (32) ausgestaltet ist,  - That one of the contact zones (27) is designed as a circular positive pole zone (32),
- dass eines der Kontaktelemente (29) als Pluspol-Kontakt (34) ausgestaltet ist, der mit der Pluspol-Zone (32) in Kontakt steht und der mit einem Pluspol- Anschluss (35) des Elektromotors (8) elektrisch verbunden ist,  - That one of the contact elements (29) is designed as a positive pole contact (34) which is in contact with the positive pole zone (32) and which is electrically connected to a positive terminal (35) of the electric motor (8),
- dass eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Minuspol-Zone (30) ausgestaltet ist,  - That one of the contact zones (27) is designed as an annular negative pole zone (30),
- dass eines der Kontaktelemente (29) als Minuspol-Kontakt (31 ) ausgestaltet ist, der mit der Minuspol-Zone (30) in Kontakt steht und der mit einem Minus- pol-Anschluss (32) des Elektromotors (8) elektrisch verbunden ist,  - That one of the contact elements (29) as a negative pole contact (31) is configured, which is in contact with the negative pole zone (30) and which is electrically connected to a negative pole terminal (32) of the electric motor (8) .
- dass zumindest eine der Kontaktzonen (27) als ringförmige Steuerzone (36) ausgestaltet ist, die in der Umfangsrichtung (33) in Pluspol-Segmente (38), die mit der Pluspol-Zone (32) elektrisch verbunden sind, und Minuspol-Segmente (39), die mit der Minuspol-Zone (30) elektrisch verbunden sind, segmentiert ist, - dass je Spule (23) eines der Kontaktelemente (29) als Spulenkontakt (37) ausgestaltet ist, der mit der jeweiligen Steuerzone (36) in Kontakt steht und der mit einer solchen Spule (23) elektrisch verbunden ist. - That at least one of the contact zones (27) is designed as an annular control zone (36) in the circumferential direction (33) in positive pole segments (38), the are electrically connected to the positive pole zone (32), and negative pole segments (39), which are electrically connected to the negative terminal zone (30), is segmented, - that per coil (23) of the contact elements (29) as Coil contact (37) is designed, which is in contact with the respective control zone (36) and which is electrically connected to such a coil (23).
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , 2. Electric motor according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die ringförmigen Kontaktzonen (27) konzentrisch zur Rotationsachse (R) auf verschiedenen Radien angeordnet sind. in that the annular contact zones (27) are arranged concentrically to the axis of rotation (R) at different radii.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, 3. Electric motor according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass in der jeweiligen Steuerzone (36) die Pluspol-Segmente (38) und die Minuspol-Segmente (39) relativ zueinander elektrisch isoliert sind. that in the respective control zone (36) the positive pole segments (38) and the negative pole segments (39) are electrically insulated relative to each other.
4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Electric motor according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass je Spule (23) eine solche Steuerzone (36) vorgesehen ist, so dass jeder Spulenkontakt (37) jeweils nur mit einer einzigen Steuerzone (36) zusammenwirkt. that such a control zone (36) is provided for each coil (23), so that each coil contact (37) cooperates in each case only with a single control zone (36).
5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5. Electric motor according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest eine solche Steuerzone (36) zumindest zwei Spulen (23) zugeordnet ist, so dass zumindest zwei solche Spulenkontakte (37) mit derselben Steuerzone (36) zusammenwirken. in that at least one such control zone (36) is associated with at least two coils (23) so that at least two such coil contacts (37) interact with the same control zone (36).
6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 6. Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized,
dass die Kommutatorscheibe (26) für jedes Pluspol-Segment (38) und für jedes Minuspol-Segment (39) einen Verbindungssteg (40, 41 ) aufweist, der das jeweilige Pluspol-Segment (38) mit der Pluspol-Zone (32) oder mit einem anderen Pluspol-Segment (38) einer anderen Steuerzone (36) elektrisch verbindet oder der das jeweilige Minuspol-Segment (39) mit der Minuspol-Zone (30) oder mit einem anderen Minuspol-Segment (39) einer anderen Steuerzone (36) elektrisch verbindet. that the commutator (26) for each positive pole segment (38) and for each negative pole segment (39) has a connecting web (40, 41), the respective positive pole segment (38) with the positive pole zone (32) or is electrically connected to another positive pole segment (38) of another control zone (36) or which connects the respective negative pole segment (39) to the negative pole zone (30) or to another negative pole segment (39) of another control zone (36 ) electrically connects.
7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Electric motor according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass mindestens zwei Steuerzonen (36) vorgesehen sind,  that at least two control zones (36) are provided,
- dass nur bei einer der Steuerzonen (36) die Pluspol-Segmente (38) jeweils über einen Verbindungssteg (40) mit der Pluspol-Zone (32) elektrisch verbunden sind,  - That only in one of the control zones (36), the positive pole segments (38) are each electrically connected via a connecting web (40) with the positive pole zone (32),
- dass die Pluspol-Segmente (38) der anderen Steuerzone (36) oder der anderen Steuerzonen (36) jeweils über einen Verbindungssteg (40) nur mit wenigstens einem anderen Pluspol-Segment (38) elektrisch verbunden sind.  - That the positive pole segments (38) of the other control zone (36) or the other control zones (36) are each electrically connected via a connecting web (40) only with at least one other positive pole segment (38).
8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Electric motor according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass mindestens zwei Steuerzonen (36) vorgesehen sind,  that at least two control zones (36) are provided,
- dass nur bei einer der Steuerzonen (36) die Minuspol-Segmente (39) jeweils über einen Verbindungssteg (41 ) mit der Minuspol-Zone (30) elektrisch verbunden sind,  - That only in one of the control zones (36) the negative pole segments (39) are each electrically connected via a connecting web (41) with the negative pole zone (30),
- dass die Minuspol-Segmente (39) der anderen Steuerzone (36) oder der anderen Steuerzonen (36) jeweils über einen Verbindungssteg (41 ) nur mit wenigstens einem anderen Minuspol-Segment (39) elektrisch verbunden sind. - That the negative terminal segments (39) of the other control zone (36) or the other control zones (36) are each electrically connected via a connecting web (41) only with at least one other negative terminal segment (39).
9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. Electric motor according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass mindestens zwei Steuerzonen (36) vorgesehen sind,  that at least two control zones (36) are provided,
- dass nur bei einer der Steuerzonen (36) einerseits die Pluspol-Segmente (38) jeweils über einen Verbindungssteg (40) mit der Pluspol-Zone (32) elektrisch verbunden sind und andererseits die Minuspol-Segmente (39) jeweils über einen Verbindungssteg (41 ) mit der Minuspol-Zone (30) elektrisch verbunden sind,  - That only in one of the control zones (36) on the one hand, the positive pole segments (38) via a connecting web (40) with the positive pole zone (32) are electrically connected and on the other hand, the negative pole segments (39) in each case via a connecting web ( 41) are electrically connected to the negative pole zone (30),
- dass die Pluspol-Segmente (38) der anderen Steuerzone (36) oder der anderen Steuerzonen (36) jeweils über einen Verbindungssteg (40) nur mit wenigstens einem anderen Pluspol-Segment (38) elektrisch verbunden sind,  - That the positive pole segments (38) of the other control zone (36) or the other control zones (36) are each electrically connected via a connecting web (40) only with at least one other positive pole segment (38),
- dass die Minuspol-Segmente (39) der anderen Steuerzone (36) oder der anderen Steuerzonen (36) jeweils über einen Verbindungssteg (41 ) nur mit wenigstens einem anderen Minuspol-Segment (39) elektrisch verbunden sind.  - That the negative terminal segments (39) of the other control zone (36) or the other control zones (36) are each electrically connected via a connecting web (41) only with at least one other negative terminal segment (39).
10. Elektromotor nach Anspruch 9, 10. Electric motor according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kommutatorscheibe (26) zwei Axialseiten, nämlich eine axiale Vorderseite (42) und eine axiale Rückseite (43) aufweist, wobei alle Kontaktzonen (27) auf der Vorderseite (42) oder auf der Rückseite (23) konzentrisch zueinander angeordnet sind,  - That the commutator (26) has two axial sides, namely an axial front side (42) and an axial rear side (43), wherein all contact zones (27) on the front side (42) or on the back (23) are arranged concentrically to each other,
- dass die Minuspol-Zone (30) und die Pluspol-Zone (32) auf der jeweiligen  - That the negative pole zone (30) and the positive pole zone (32) on the respective
Axialseite (42, 43) radial innerhalb oder radial außerhalb der mindestens zwei Steuerzonen (36) angeordnet sind.  Axialseite (42, 43) radially inside or radially outside of the at least two control zones (36) are arranged.
1 1 . Elektromotor nach Anspruch 10, 1 1. Electric motor according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Pluspol-Zone (32) auf der einen Axialseite (42, 43) radial zwischen der Minuspol-Zone (30) und der radial nächsten Steuerzone (36) angeordnet ist und auf derselben Axialseite (42, 43) über Verbindungsstege (40) mit den Pluspol-Segmenten (38) dieser Steuerzone (36) elektrisch verbunden ist, während die Minuspol-Segmente (39) dieser Steuerzone (36) über Verbindungsstege (41 ) mit der Minuspol-Zone (30) elektrisch verbunden sind, die zumindest im Bereich der Pluspol-Zone (32) auf der anderen Axialseite (42, 43) angeordnet sind, oder - That the positive pole zone (32) on the one axial side (42, 43) arranged radially between the negative pole zone (30) and the radially next control zone (36) is and on the same axial side (42, 43) via connecting webs (40) with the positive pole segments (38) of this control zone (36) is electrically connected, while the negative pole segments (39) of this control zone (36) via connecting webs (41) with the negative pole zone (30) are electrically connected, which are arranged at least in the region of the positive pole zone (32) on the other axial side (42, 43), or
- dass die Minuspol-Zone (30) auf der einen Axialseite (42, 43) radial zwischen der Pluspol-Zone (32) und der radial nächsten Steuerzone (36) angeordnet ist und auf derselben Axialseite (42, 43) über Verbindungsstege (41 ) mit den Minuspol-Segmenten (39) dieser Steuerzone (36) elektrisch verbunden ist, während die Pluspol-Segmente (38) dieser Steuerzone (36) über Verbindungsstege (40) mit der Pluspol-Zone (32) elektrisch verbunden sind, die zumindest im Bereich der Minuspol-Zone (30) auf der anderen Axialseite (42, 43) angeordnet sind.  - That the negative terminal zone (30) on the one axial side (42, 43) radially between the positive pole zone (32) and the radially next control zone (36) is arranged and on the same axial side (42, 43) via connecting webs (41 ) is electrically connected to the negative pole segments (39) of this control zone (36), while the positive pole segments (38) of this control zone (36) are electrically connected via connecting bridges (40) to the positive pole zone (32) in the region of the negative pole zone (30) on the other axial side (42, 43) are arranged.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , 12. Electric motor according to one of claims 1 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kommutatorscheibe (26) einen Substratkörper aufweist, auf dem die Kontaktzonen (37) und/oder die Verbindungsstege (40, 41 ) durch Abtragung, z.B. durch Ätzen, Fräsen oder Lasern, ausgebildet sind. in that the commutator disk (26) has a substrate body on which the contact zones (37) and / or the connecting webs (40, 41) are removed by ablation, e.g. by etching, milling or laser, are formed.
13. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Electric motor according to one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kommutatorscheibe (26) axial eine Vorderseite (42) und eine Rückseite (43) aufweist, wobei alle Kontaktzonen (27) auf der Vorderseite (42) oder auf der Rückseite (23) angeordnet sind, oder  - That the commutator (26) has axially a front side (42) and a back (43), wherein all contact zones (27) on the front side (42) or on the back (23) are arranged, or
- dass die Kommutatorscheibe (26) axial eine Vorderseite (42) und eine Rückseite (43) aufweist, wobei die jeweilige Steuerzone (36) auf der Vorderseite (42) angeordnet ist, während die Minuspol-Zone (30) und die Pluspol-Zone (32) auf der Rückseite (43) angeordnet sind. - That the commutator (26) has axially a front side (42) and a rear side (43), wherein the respective control zone (36) on the front side (42), while the negative pole zone (30) and the positive pole zone (32) are arranged on the rear side (43).
14. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. Electric motor according to one of claims 1 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass alle Kontaktelemente (29) nebeneinander auf derselben Seite bezüglich der Rotationsachse (R) angeordnet sind, oder  - That all contact elements (29) are arranged side by side on the same side with respect to the axis of rotation (R), or
- dass der jeweilige Spulenkontakt (37) bezüglich der Rotationsachse (R) dem Minuspol-Kontakt (31 ) und dem Pluspol-Kontakt (34) gegenüberliegend angeordnet ist.  - That the respective coil contact (37) with respect to the axis of rotation (R) the negative pole contact (31) and the positive pole contact (34) is arranged opposite.
15. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 15. Electric motor according to one of claims 1 to 14,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kommutatorscheibe (26) axial eine Vorderseite (42) und eine Rückseite (43) aufweist und mit ihrer Rückseite (43) an einer axialen Stirnseite (44) des Rotors (19) angeordnet ist, während alle Kontaktzonen (27) an der Vorderseite (42) angeordnet sind, oder  - That the commutator (26) has axially a front side (42) and a back (43) and with its rear side (43) on an axial end face (44) of the rotor (19) is arranged, while all contact zones (27) on the Front side (42) are arranged, or
- dass die Kommutatorscheibe (26) an einer Rotorwelle (45) des Rotors (19) axial freistehend angeordnet ist.  - That the commutator (26) on a rotor shaft (45) of the rotor (19) is arranged axially free-standing.
16. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, 16. Electric motor according to one of claims 1 to 15,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Stator (18) als außenliegender Außenstator ausgestaltet ist, während der Rotor (19) als innenliegender Innenrotor ausgestaltet ist. that the stator (18) is designed as an external external stator, while the rotor (19) is designed as an internal internal rotor.
17. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 17. Electric motor according to one of claims 1 to 16,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Magnetanordnung (20) vorgesehen ist, die wenigstens einen am Rotor (19) oder am Stator (18) angeordneten Permanentmagneten (21 ) aufweist. in that a magnet arrangement (20) is provided which has at least one permanent magnet (21) arranged on the rotor (19) or on the stator (18).
18. Fahrzeugbauteil mit wenigstens einem Stellglied (7; 10; 15; 16) und mit einem Elektromotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, der mit dem wenigstens einen Stellglied (7; 10; 15; 16) antriebsverbunden ist. 18. A vehicle component having at least one actuator (7; 10; 15; 16) and an electric motor (8) according to one of claims 1 to 17, which is drive-connected to the at least one actuator (7; 10; 15; 16).
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