WO2007025524A1 - Kommutator für eine elektrische maschine - Google Patents

Kommutator für eine elektrische maschine Download PDF

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WO2007025524A1
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angled
winding
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Roland Gleixner
Rainer Blumenberg
Thomas Schencke
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Temic Automotive Electric Motors Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/32—Connections of conductor to commutator segment

Definitions

  • the present invention relates to a commutator for an electric machine with commutator, wherein on at least one Kommutatoriamelle at least one angled holding element for interconnecting contact conductors of the rotor winding and their justifyieru ⁇ g is formed with the respective commutator on a rotor winding Kommutatorlamelle.
  • Commutators are used in electrical engineering for current application in electrical machines, in particular DC motors.
  • Mechanically commutated DC motors are also referred to as commutator motors.
  • Commutator motors are used, for example, for driving radiator fans in motor vehicles.
  • a typical example of such a commutator motor has two pole pairs and thus four, preferably permanently excited, stator poles, and accordingly two brush pairs with correspondingly four brushes.
  • the brushes grind over commutator blades of the commutator:
  • DE 197 57 279 C1 it is known from DE 197 57 279 C1 to interconnect commutator bars of approximately twice the pole pitch by commutator blade contact bridges.
  • the commutator lamella contact bridges are co-wound by winding wire during winding of the armature coils.
  • the contact bridge conductors are hung in the same way as the wires of the rotor winding in grooves which are arranged on the commutator bars.
  • the invention is therefore the object of developing a generic commutator such that a winding of rotors with multiple wires and their interconnection at the commutator without welding and contacting problems is possible.
  • the commutator has a plurality of commutator blades. Furthermore, the commutator for shading the contact conductor, in particular the winding wires, the rotor winding and for contacting the wires with the respective commutator, at least one angled retaining element. On the commutator side facing the rotor winding, at least two angled holding elements are arranged on a commutator lamella.
  • the advantage of the invention is that through the formation of at least two angled holding elements a reliable contact of several, d. H. at least three, contact conductors or winding wires can be ensured.
  • the angled holding elements and the commutator are integrally formed.
  • the commutator blade is designed such that the holding elements are bent or angled to the commutator bars.
  • the holding elements are arranged side by side in the circumferential direction of the commutator bars.
  • the holding elements can also be arranged one behind the other in the axial direction of the commutator bars.
  • the holding elements are arranged next to one another in the circumferential direction of the commutator bars, the holding elements are advantageously arranged offset axially in the direction of the winding.
  • This staggered arrangement allows a safe winding process, in particular a secure process for interconnecting the rotor winding.
  • the holding element which serves to interconnect the commutator blade contact bridges, arranged deeper and / or offset relative to that holding element, which serves to interconnect the rotor winding.
  • the holding elements of a commutator are arranged centrally with respect to the commutator.
  • the commutator For insulation between the contact conductors or wires of the rotor winding and the rotor shaft, the commutator has a collar.
  • the holding elements arranged on the commutator lamella are arranged on the commutator side facing away from the rotor winding.
  • the angled holding elements are designed as hooks and preferably made of copper.
  • Fig. 1 is a partial view of a sectional view of a first
  • FIG. 2 is a schematic representation of a commutator blade according to the first embodiment of the commutator according to the invention
  • Fig. 3 is a partial view of a sectional view of a second
  • Fig. 4 is a schematic representation of a commutator blade according to the second embodiment of the commutator according to the invention.
  • the commutator 1 shows a partial view of a sectional representation of a first embodiment of a commutator 1 according to the invention.
  • the commutator 1 is arranged on a rotor shaft 2.
  • the commutator has a plurality of commutator blades 3, wherein only one commutator 3 is shown.
  • the commutator blades 3 have angled holding elements 4 and 5, which are arranged in the circumferential direction of the commutator blades 3 side by side.
  • the holding elements 4 and 5 are arranged offset in the axial direction in order to provide a secure winding process.
  • the holding element 5 is used for interconnecting the commutator bars-contact bridges, not shown, and is also arranged deeper relative to the holding element 4, which serves for interconnecting the rotor winding, not shown. As can be seen in FIG. 1, the holding elements 4 and 5 are bent or angled on the commutator lamella 3. For the isolation between the contact conductors or wires, not shown, of the rotor winding and the rotor shaft 2, the commutator 1 has a collar 6.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a commutator blade 3 according to the first embodiment.
  • the holding elements 4 and 5 are arranged side by side. It can be seen particularly well in FIG. 2 that the commutator lamella 3 and the holding elements 4 and 5 are formed in one piece. For this purpose, the commutator 3 is first separated or slotted at one end and then the holding elements 4 and 5 are bent.
  • FIG. 3 shows a partial view of a sectional representation of a second embodiment of a commutator 1 according to the invention.
  • the commutator 1 is arranged on a rotor shaft 2.
  • the commutator has a plurality of commutator blades 3, wherein only one commutator 3 is shown.
  • the commutator bars 3 have holding elements 4 and 5, which are arranged one behind the other in the axial direction of the commutator bars 3.
  • the holding element 5 is used for interconnecting the commutator bars contact bridges, not shown, and is also lower than the Gareleme ⁇ t 4 arranged, which serves to shade the rotor winding, not shown. As can be seen in FIG. 3, the holding elements 4 and 5 are bent.
  • the commutator 1 has a collar 6.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a commutator blade 3 according to the second embodiment.
  • the angled holding elements 4 and 5 are arranged one behind the other. First, the holding member 4 is bent and then the holding member 5 is bent.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Kommutator für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen, wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatorlamelle mindestens ein abgewinkeltes Halteelement zur Verschaltung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktierung mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist, wobei die Kommutatorlamelle zwei abgewinkelte Halteelemente aufweist.

Description

Kommutator für eine elektrische Maschine
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutator für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen, wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatoriamelle mindestens ein abgewinkeltes Halteelement zur Verschaltung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktieruηg mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist.
Kommutatoren werden in der Elektrotechnik zur Stromwendung in elektrischen Maschinen, insbesondere Gleichstrommotoren, benötigt. Man unterscheidet hierbei zwischen mechanischer Kommutierung, die in der Regel als Lamellen-Bürste- System ausgeführt ist, und zwischen elektronischer Kommutierung, bei der elektronische Ventile verwendet werden, die von einer elektronischen Rotorlageerkennung angesteuert werden. Mechanisch kommutierte Gleichstrommotoren werden auch als Kommutatormotoren bezeichnet.
Kommutatormotoren werden beispielsweise zum Antrieb von Kühlerlüftern in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Ein typisches Beispiel für einen derartigen Kommutatormotor weist zwei Polpaare und somit vier, vorzugsweise permanenterregte, Statorpole auf, und dementsprechend zwei Bürstenpaare mit entsprechend vier Bürsten. Die Bürsten schleifen über Kommutatorlamellen des Kommutators: Um einen Kommutatormotor mit mehr als einem Polpaar mit aber nur zwei Bürsten betreiben zu können, ist aus der DE 197 57 279 C1 bekannt, Kommutatorlamellen der etwa doppelten Polteilung durch Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken zu verschalten. Dabei werden die Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken durch Wicklungsdraht beim Wickeln der Ankerspulen mitgewickelt. Die Kontaktbrückenleiter werden ebenso wie die Drähte der Rotorwicklung in Nuten eingehängt, die an den Kommutatorlamellen angeordnet sind.
Insbesondere bei Motoren höherer Leistung werden aufgrund von Vorgaben aus dem Fertigungsprozess Mehrfachwicklungen benötigt und am Kommutator parallel verschaltet. Dies führt dazu, dass sich am Kommutator, insbesondere an Halteelementen, mehrere Drähte befinden, die sicher kontaktiert werden müssen. Besonders das Halteelement der Anfangs- und Endlamelle der Wicklung umschlingt ein Draht mehr. Durch die Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken erhöht sich die Anzahl der zu kontaktierenden Drähte weiterhin. Dadurch ist ein prozesssicheres Kontaktieren der Einzeldrähte an den Halteelementen nicht mehr gegeben.
Aus der DE 101 16 182 A1 ist bekannt, die Lamellenkontaktbrücken in den Kommutator zu integrieren. Die Kontaktbrücken bilden einen Bestandteil des Kommutators, wobei die Kommutatorlamellen am Außenumfang des Kommutators und die Kontaktbrücken in Innern des Kommutators angeordnet sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kommutator derart weiterzubilden, dass ein Bewickeln von Rotoren mit mehreren Drähten und deren Verschaltung am Kommutator ohne Schweiß- und Kontaktierungsprobleme möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen auf. Weiterhin weist der Kommutator zur Verschattung der Kontaktleiter, insbesondere der Wicklungsdrähte, der Rotorwicklung sowie zur Kontaktierung der Drähte mit der jeweiligen Kommutatorlamelle zumindest ein abgewinkeltes Halteelement auf. Auf der der Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite sind an einer Kommutatorlamelle zumindest zwei abgewinkelte Halteelemente angeordnet.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Ausbildung mindestens zweier abgewinkelter Halteelemente ein prozesssicheres Kontaktieren von mehreren, d. h. mindestens drei, Kontaktleitern bzw. Wicklungsdrähten gewährleistet werden kann.
Insbesondere sind die abgewinkelten Halteelemente und die Kommutatorlamelle einstückig ausgebildet. Die Kommutatorlamelle ist dabei derart ausgebildet, dass die Halteelemente an den Kommutatorlamellen abgebogen bzw. abgewinkelt sind.
In vorteilhafter Weise sind die Halteelemente in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen nebeneinander angeordnet. Wahlweise können die Halteelemente in axialer Richtung der Kommutatorlamellen ebenso hintereinander angeordnet sein.
Sind die Halteelemente in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen nebeneinander angeordnet, so sind in vorteilhafter Weise die Halteelemente axial in Richtung der Wicklung versetzt angeordnet. Diese versetzte Anordnung ermöglicht einen sicheren Wickelprozess, insbesondere einen sicheren Prozess zur Verschaltung der Rotorwicklung. Insbesondere ist das Halteelement, das zur Verschaltung der Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken dient, tiefer und/oder versetzt gegenüber demjenigen Halteelement angeordnet, das zur Verschaltung der Rotorwicklung dient. Vorzugsweise sind die Halteelemente einer Kommutatorlamelle mittig in Bezug auf die Kommutatorlamelle angeordnet.
Zur Isolation zwischen den Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle weist der Kommutator einen Bund auf.
Alternativ sind die an der Kommutatorlamelle angeordneten Halteelemente auf der der Rotorwicklung abgewandten Kommutatorseite angeordnet.
Insbesondere sind die abgewinkelten Halteelemente als Haken ausgebildet und vorzugsweise aus Kupfer hergestellt.
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators;
Fig. 3 eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer zweiten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators.
Fig. 1 zeigt eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators 1. Der Kommutator 1 ist auf einer Rotorwelle 2 angeordnet. Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen 3 auf, wobei nur eine Kommutatorlamelle 3 dargestellt ist. Die Kommutatorlamellen 3 weisen abgewinkelte Halteelemente 4 und 5 auf, die in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen 3 nebeneinander angeordnet sind. Die Halteelemente 4 und 5 sind in axialer Richtung versetzt angeordnet, um einen sicheren Wicklungsprozess bereitzustellen. Das Halteelement 5 dient zur Verschaltung der nicht gezeigten Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken und ist zudem tiefer gegenüber dem Halteelement 4 angeordnet, welches zur Verschaltung der nicht gezeigten Rotorwicklung dient. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die Halteelemente 4 und 5 gebogen bzw. an der Kommutatorlamelle 3 abgewinkelt. Zur Isolation zwischen den nicht gezeigten Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle 2 weist der Kommutator 1 einen Bund 6 auf.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle 3 gemäß der ersten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Halteelemente 4 und 5 nebeneinander angeordnet. Besonders gut ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die Kommutatorlamelle 3 und die Halteelemente 4 und 5 einstückig ausgebildet sind. Dazu wird die Kommutatorlamelle 3 zunächst an einem Ende getrennt bzw. geschlitzt und anschließend werden die Halteelemente 4 und 5 abgebogen.
Fig. 3 zeigt eine Teilansicht einer Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators 1 . Der Kommutator 1 ist auf einer Rotorwelle 2 angeordnet. Der Kommutator weist mehrere Kommutatorlamellen 3 auf, wobei nur eine Kommutatorlamelle 3 dargestellt ist. Die Kommutatorlamellen 3 weisen Halteelemente 4 und 5 auf, die in axialer Richtung der Kommutatorlamellen 3 hintereinander angeordnet sind. Das Halteelement 5 dient zur Verschaltung der nicht gezeigten Kommutatorlamellen-Kontaktbrücken und ist zudem tiefer gegenüber dem Halteelemeπt 4 angeordnet, welches zur Verschattung der nicht gezeigten Rotorwicklung dient. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Halteelemente 4 und 5 gebogen. Zur Isolation zwischen den nicht gezeigten Kontaktleitern bzw. Drähten der Rotorwicklung und der Rotorwelle 2 weist der Kommutator 1 einen Bund 6 auf.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommutatorlamelle 3 gemäß der zweiten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind die abgewinkelten Halteelemente 4 und 5 hintereinander angeordnet. Zunächst wird das Halteelement 4 gebogen und anschließend wird das Halteelement 5 gebogen.
Bezugszeichenliste
1 Kommutator
2 Rotorwelle
3 Kommutatorlamelle
Halteelement
Halteelement
Bund

Claims

Patentansprüche
1. Kommutator (1 ) für eine elektrische Maschine mit Kommutatorlamellen (3), wobei auf einer einer Rotorwicklung zugewandten Kommutatorseite an zumindest einer Kommutatorlamelle (3) mindestens ein abgewinkeltes Halteelement (4, 5) zur Verschattung von Kontaktleitern der Rotorwicklung sowie deren Kontaktierung mit der jeweiligen Kommutatorlamelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutatorlamelle (3) zumindest zwei abgewinkelte Halteelemente
(4, 5) aufweist.
2. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) und die Kommutatorlamelle (3) einstückig ausgebildet sind.
3. Kommutator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in Umfangsrichtung der Kommutatorlamellen (3) nebeneinander angeordnet sind.
4. Kommutator (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halteelement (5) axial in Richtung der Wicklung versetzt angeordnet ist.
5. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in axialer Richtung der Kommutatorlamellen (3) hintereinander angeordnet sind.
6. Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) einer Kommutatorlamelle (3) mittig in Bezug auf die Kommutatorlamelle (3) angeordnet sind.
7. Kommutator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) gebogen bzw. an der Kommutatorlamelle (3) abgewinkelt sind.
8. Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Isolation zwischen den Drähten der Rotorwicklung und einer Rotorwelle (2) der Kommutator (1) einen Bund (6) aufweist
9. Kommutator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Kommutatorlamelle (3) angeordneten Halteelemente (4, 5) auf der der Rotorwicklung abgewandten Kommutatorseite angeordnet sind.
10. Kommutator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Halteelemente (4, 5) als Haken ausgebildet sind. Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Halteelemente (4, 5) aus Kupfer hergestellt sind.
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