WO2003067741A1 - Anker für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2003067741A1
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Helmut Meier
Dieter Fornoff
Walter Haussecker
Karl Weidinger
Sven Wolfgarten
Ingo Drewe
Dariusz Schneider
Andreas Wehrle
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the invention relates to an armature for an electrical machine, in particular a DC motor, according to the preamble of claim 1.
  • the ring magnet 14 which is seated next to the armature body 10 with armature winding 11 and commutator 12 on the rotor or armature shaft 13, serves together with a Hall sensor arranged in the stator or stator of the DC motor to detect the direction of rotation and speed of the armature.
  • the ring magnet 14 is attached as an independent component on the armature shaft 13.
  • a knurled section 15 is formed on the armature shaft 13, which consists of a coaxial one that is incorporated into the end face of the ring magnet 14
  • Recess 16 is overlapped.
  • a Introduced adhesive 17 which produces a rotationally fixed adhesive connection between the ring magnet 14 and the knurled section 15.
  • the armature according to the invention for an electrical machine with the features of claim 1 has the advantage that the manufacturing and assembly effort in the armature production is reduced, since on the one hand the production of a
  • Fig. 2 each a partial side view and 3 of an armature for a DC motor with the longitudinal section shown in the lower half of the picture according to two
  • the armature for a DC motor as an exemplary embodiment of a general electrical machine, shown in detail in half in side view and in longitudinal section in FIGS. 2 and 3, has a laminated armature body 20 with an armature winding 21, which is seated in a rotationally fixed manner on an armature shaft 23.
  • the armature winding 21 is connected in a known manner to a commutator 22, which is also rotatably received on the armature shaft 23 and e.g. is attached to the armature shaft 23 by a press fit or adhesive connection.
  • the armature shaft 23 is received in rotary bearings, which are fixed in the stator or stator of the DC motor.
  • the left rotary bearing 25 of the armature shaft 23 is designed in the exemplary embodiment as a roller bearing, here a ball bearing, which is fastened to the armature shaft 23 with its inner bearing ring 251 and is held on the stand with its outer bearing ring 252.
  • a ring magnet 24 is also arranged on the armature shaft 23, which cooperates with a Hall sensor which is spatially fixed in the stator of the direct current motor.
  • the commutator 22 consists of a ring-shaped, insulating core fitting 26, which is seated in a rotationally fixed manner on the armature shaft 23, and of a multiplicity of electrically conductive commutator segments 27 which are fastened to the circumference of the core fitting 26 and are arranged next to one another in the circumferential direction with a gap distance.
  • Each commutator lamella 27 is provided with a commutator tab 28, in each of which one in Winding wire of the armature winding 21 formed wire loop is hooked for electrical contacting.
  • a coaxial, annular extension 29 with a reduced outside diameter is integrally formed on the core fitting 26 and protrudes axially on the side of the core fitting 26 protruding from the commutator bars 27.
  • the cylindrical projection 29 has an axial length which corresponds approximately to the axial length of the ring magnet 24.
  • the ring magnet 24 has an inner diameter which is only slightly larger than the outer diameter of the extension 29, so that the ring magnet 24 can be pushed onto the extension 29 with a precise fit.
  • the ring surfaces lying on one another after sliding on the ring magnet 24 and extending in the axial direction, i.e. the inner ring surface of the ring magnet 24 and / or the outer ring surface of the extension 29, are fastened to one another, e.g. glued so that a fixed connection between the ring magnet 24 and the core fitting 26 is made and the ring magnet 24 and core fitting 26 form a transportable and mountable unit.
  • the fixed connection between ring magnet 24 and core fitting 26 can also be carried out by cold welding, casting or the like. getting produced.
  • Ring magnet 24 and commutator 22 in a prefabrication stage, so that the assembly of commutator 22 and ring magnet 24 is introduced as a complete unit in the manufacturing process and only the commutator 22 is attached to the armature shaft 23 as in the conventional armature production of armatures without ring magnets.
  • the neck 29 can be conical and taper slightly towards the free end.
  • the inner wall surface of the ring magnet 24 can also be made slightly conical in such a way that the inside diameter of the ring magnet 24 increases slightly when pushed on.
  • the push-on end of the ring magnet 24 is the end with which the ring magnet 24 is pushed onto the extension 29.
  • the embodiment of the armature shown in FIG. 3 in the same representation as in FIG. 2 largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 2, so that the same components are provided with the same reference numerals.
  • the armature is modified insofar as the axial length of the projection 29 'is relatively small and a coaxial depression 30 is worked into the ring magnet 24' on the end face facing the commutator 22, the diameter of which is slightly larger than the outside diameter of the cylindrical projection 29 '.
  • the base 301 of the recess is flat and perpendicular to the axis of the ring magnet 24 '.
  • the ring magnet 24 ' is placed with its recess 30 on the neck 29', so that the axial ring surface 302 engages over the outer circumferential surface of the neck 29 'and the base 301 of the recess 30 bears against the annular, flat end face of the neck 29'.
  • An adhesive is introduced between the axially extending, superimposed ring surfaces and the plane surfaces of the recess 30 in the ring magnet 24 'and the shoulder 29' on the core fitting 26, so that the ring magnet 24 'is longitudinal of these surfaces is glued to the shoulder 29 'and the ring magnet 24' and commutator 22 form a transportable and mountable structural unit.
  • the joined ring magnet 24 has an exact concentricity and concentricity deviations are eliminated.
  • the ring magnet 24 also has a smooth cylinder surface.

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Abstract

Es wird ein Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Gleichstrommotor, angegeben, der einen von einer Ankerwelle (23) getragenen Kommutator (22) und einen auf der Ankerwelle (23) drehfest angeordneten Ringmagneten (24) zur Erfassung der Drehrichtung und der Drehzahl des Ankers aufweist. Der Kommutator (22) besitzt ein drehfest auf der Ankerwelle (23) sitzendes, ringförmiges, isolierendes Kernformstück (26) zur Aufnahme von Kommutatorlamellen (27). Zur Reduzierung der Herstellungs- und Montagekosten ist der Ringmagnet (24) an dem Kernformstück (26) des Kommutators (22) befestigt, indem er auf einen axial vorstehenden, koaxialen, ringförmigen, durchmesserreduzierten Ansatz (29) des Kernformstücks (26) aufgeschoben and mit dem Ansatz (29) längs radial und/oder axial aneinanderstossender Anlageflächen fest verbunden, z.B. verklebt, ist.

Description

Anker für eine elektrische Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Gleichstrommotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Fig. 1 ist ausschnittweise der Anker oder Rotor eines bekannten Gleichstrommotors in Seitenansicht (obere Bildhälfte) und im Längsschnitt (untere Bildhälfte) dargestellt. Der neben dem Ankerkörper 10 mit Ankerwicklung 11 und Kommutator 12 auf der Rotor- oder Ankerwelle 13 sitzende Ringmagnet 14 dient zusammen mit einem im Stator oder Ständer des Gleichstrommotors angeordneten Hallsensor zur Erfassung der Drehrichtung und Drehzahl des Ankers. Der Ringmagnet 14 ist als eigenständiges Bauteil auf der Ankerwelle 13 befestigt. Hierzu ist auf der Ankerwelle 13 ein Rändelabschnitt 15 ausgebildet, der von einer in die Stirnseite des Ringmagneten 14 eingearbeiteten, koaxialen
Vertiefung 16 übergriffen ist. In die Vertiefung 16 ist ein Klebemittel 17 eingebracht, das eine drehfeste Klebeverbindung zwischen dem Ringmagneten 14 und dem Rändelabschnitt 15 herstellt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Anker für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Fertigungs- und Montageaufwand bei der Ankerfertigung reduziert wird, da einerseits die Herstellung eines
Rändelabschnitts auf der Ankerwelle zur Festlegung des Ringmagneten entfällt und andererseits Kommutator und Ringmagnet eine vorfertigbare Baueinheit bilden, die nur noch - wie herkömmlich der Kommutator - auf die Ankerwelle aufgepreßt oder aufgeklebt werden muß.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ankers möglich.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 2 jeweils ausschnittweise eine Seitenansicht und 3 eines Ankers für einen Gleichstrommotor mit in der unteren Bildhälfte dargestelltem Längsschnitt gemäß zweier
Ausführungsbeispiele . Beschreibung,- der Ausführungsbeispiele
Der in Fig. 2 und 3 ausschnittweise je zur Hälfte in Seitenansicht und im Längsschnitt dargestellte Anker für einen Gleichstrommotor als Ausführungsbeispiel für eine allgemeine elektrische Maschine weist einen lameliierten Ankerkörper 20 mit einer Ankerwicklung 21 auf, der drehfest auf einer Ankerwelle 23 sitzt. Die Ankerwicklung 21 ist in bekannter Weise an einem Kommutator 22 angeschlossen, der ebenfalls drehfest auf der Ankerwelle 23 aufgenommen und z.B. durch Preßsitz oder Klebeverbindung auf der Ankerwelle 23 befestigt ist. Die Ankerwelle 23 ist in Drehlagern aufgenommen, die im Ständer oder Stator des Gleichstrommotors festgelegt sind. Das in Fig. 2 und 3 zu sehende, linke Drehlager 25 der Ankerwelle 23 ist im Ausführungsbeispiel als Wälzlager, hier Kugellager, ausgebildet, das mit seinem inneren Lagerring 251 auf der Ankerwelle 23 befestigt ist und mit seinem äußeren Lagerring 252 am Ständer gehalten wird.
Zur Drehrichtungs- und Drehzahlmessung des Ankers ist auf der Ankerwelle 23 noch ein Ringmagnet 24 angeordnet, der mit einem im Ständer des Gleichstrommotors räumlich feststehend angeordneten Hallsensor zusammenwirkt.
Der Kommutator 22 besteht aus einem auf der Ankerwelle 23 drehfest sitzenden, ringförmigen, isolierenden Kernformstück 26 und aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Kommutatorlamellen 27, die am Umfang des Kernformstücks 26 befestigt sind und in Umfangsrichtung mit Spaltabstand nebeneinander angeordnet sind. Jede Kommutatorlamelle 27 ist mit einer Kommutatorfahne 28 versehen, in die jeweils eine im Wicklungsdraht der Ankerwicklung 21 gebildete Drahtschlaufe zu elektrischen Kontaktierung eingehängt ist. Am Kernformstück 26 ist ein koaxialer, ringförmiger Ansatz 29 mit reduziertem Außendurchmesser einstückig angeformt, der auf der von den Kommutatorlamellen 27 abstehenden Seite des Kernformstücks 26 axial vorsteht.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 hat der zylinderförmig ausgebildete Ansatz 29 eine axiale Länge, die etwa der axialen Länge des Ringmagneten 24 entspricht. Der Ringmagnet 24 hat einen Innendurchmesser, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ansatzes 29, so daß der Ringmagnet 24 paßgenau auf den Ansatz 29 aufgeschoben werden kann. Die nach Aufschieben des Ringmagneten 24 aufeinanderliegenden, sich in Achsrichtung erstreckenden Ringflächen, also die Innenringflache des Ringmagneten 24 und/oder die Außenringfläche des Ansatzes 29, sind aneinander befestigt, z.B. verklebt, so daß eine feste Verbindung zwischen Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 hergestellt ist und Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 eine transportier- und montierbare Baueinheit bilden. Die feste Verbindung zwischen Ringmagnet 24 und Kernformstück 26 kann auch durch Kaltschweißen, Vergießen oder dgl . hergestellt werden.
Bei der Ankerfertigung erfolgt das Zusammenfügen von
Ringmagnet 24 und Kommutator 22 in einer Vorfertigungsstufe, so daß die Baueinheit aus Kommutator 22 und Ringmagnet 24 als Kompletteinheit in den Fertigungsvorgang eingebracht und lediglich der Kommutator 22 wie bei der herkömmlichen Ankerfertigung von Ankern ohne Ringmagneten auf der Ankerwelle 23 befestigt wird. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und zur Erzielung eines geringen Preßsitzes des Ringmagneten 24 auf dem Ansatz 29 kann der Ansatz 29 konisch ausgebildet sein und sich zum freien Ende hin leicht verjüngen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Innenwandfläche des Ringmagneten 24 leicht konisch so ausgeführt sein, daß der lichte Durchmesser des Ringmagneten 24 zum Aufschieben leicht zunimmt. Das AufSchiebeende des Ringmagneten 24 ist dasjenige Ende, mit dem voran der Ringmagnet 24 auf den Ansatz 29 aufgeschoben wird.
Das in Fig. 3 in gleicher Darstellung wie in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel des Ankers stimmt weitgehend mit dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Anker ist insoweit modifiziert, als die axiale Länge des Ansatzes 29' relativ gering ist und im Ringmagnet 24' auf der dem Kommutator 22 zugekehrten Stirnseite eine koaxiale Vertiefung 30 eingearbeitet ist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zylinderförmigen Ansatzes 29' . Der Grund 301 der Vertiefung ist plan und rechtwinklig zur Achse des Ringmagneten 24' ausgebildet. Der Ringmagnet 24' ist mit seiner Vertiefung 30 auf den Ansatz 29' aufgesetzt, so daß die axiale Ringfläche 302 die äußere Mantelfläche des Ansatzes 29' übergreift und der Grund 301 der Vertiefung 30 an der ringförmigen, planen Stirnfläche des Ansatzes 29' anliegt. Zwischen den in Achsrichtung sich erstreckenden, aufeinanderliegenden Ringflächen und den in der Radialebene aneinanderliegenden Planflächen von Vertiefung 30 im Ringmagneten 24' und von Ansatz 29' am Kernformstück 26 ist ein Klebemittel eingebracht, so daß der Ringmagnet 24' längs dieser Flächen mit dem Ansatz 29' verklebt ist und Ringmagnet 24' und Kommutator 22 eine transportier- und montierbare Baueinheit bilden.
Bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 ist sichergestellt, daß der gefügte Ringmagnet 24 einen exakten Rundlauf besitzt und Rundlaufabweichungen eliminiert sind. Auch hat der Ringmagnet 24 eine glatte Zylinderoberfläche.

Claims

Ansprüche
1. Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Gleichstrommotor, mit einem von einer Ankerwelle (23) getragenen Kommutator (22), der ein auf der Ankerwelle (23) drehfest sitzendes, ringförmiges, isolierendes Kernformstück (26) aufweist, und mit einem auf der Ankerwelle (23) drehfest angeordneten Ringmagneten (24; 24'), dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (24; 24') an dem Kernformstück (26) des Kommutators (22) befestigt ist.
2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernformstück (26) einen axial vorstehenden, koaxialen, ringförmigen Ansatz (29; 29') mit reduziertem Außendurchmesser aufweist und daß der Ringmagnet (24; 24') zumindest teilweise auf dem Ansatz (29; 29") aufgeschoben und mit diesem längs radial und/oder axial aneinanderstoßender Anlageflächen fest verbunden ist.
3. Anker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Kommutator (22) zugekehrten Stirnseite des Ringmagneten (24') eine koaxiale Vertiefung (30) mit einem gegenüber dem Außendurchmesser des Ansatzes (29') nur wenig größeren Durchmesser ausgebildet ist und daß der Ringmagnet (24') mit seiner Vertiefung (30) auf den Ansatz (29') aufgeschoben ist und mit dem planen Grund (301) der Vertiefung (30) an der planen, ringförmigen Stirnfläche des Ansatzes (29') anliegt.
4. Anker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsrichtung sich erstreckenden, aufeinanderliegenden Ringflächen (302) und/oder die in der Radialebene aneinanderliegenden Planflächen (301) von Ansatz (29') und Vertiefung (30) im Ringmagneten (24') aneinander befestigt, vorzugsweise verklebt, sind.
5. Anker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (24) einen gegenüber dem Außendurchmesser des
Ansatzes (29) größeren Innendurchmesser aufweist und auf den Ansatz (29) aufgeschoben ist.
6. Anker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsrichtung sich erstreckenden Ringflächen von
Ringmagnet (24) und Ansatz (29) aneinander befestigt, vorzugsweise verklebt, sind.
7. Anker nach einem der Ansprüche 2 - 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (29; 29') zylinderförmig ist .
8. Anker nach einem der Ansprüche 2 - 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (29) konisch ist und sich zum freien Ende hin verjüngt.
9. Anker nach einem der Ansprüche 2 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche des Ringmagneten
(24) konisch so ausgebildet ist, daß der lichte Durchmesser des Ringmagneten (24) zum Aufschiebeende hin zunimmt .
10. Anker nach einem der Ansprüche 2 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (29; 29') einstückig an dem Kernformstück (26) angeformt ist.
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