DE4026025B4

DE4026025B4 - Anker für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE4026025B4
Application number: DE19904026025
Authority: DE
Inventors: Rainer Bruhn; Ronald Frey; Annette Köhl
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2010-08-18
Also published as: DE4026025A1

Abstract

Anker für einen Elektromotor, bei dem die Anschlußdrähte (3) der um ein Blechpaket (30) gewickelten Wicklungen (2) mit den zugeordneten Lamellen (20) eines Kommutatorringes (4) nach Art einer Schneid-/Steckverbindung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung anschließend an eine Stirnseite des Blechpakets (1) ein Isolationskörper (6) vorgesehen ist, der mit Durchgängen (14, 15) versehen ist und daß die Anschlußdrähte (3) durch die Durchgänge verlegt sind, wobei im Bereich einer Gruppe von Durchgängen (14) Steckkammern (8) angeordnet sind, daß ferner die Lamellen (20) des Kommutatorringes (4) je zwei Schneidzungen (7', 7") aufweisen, die in axialer Richtung in die Steckkammern (8) einsteckbar sind, wobei die Schneidzungen (7', 7") paarweise in Umfangsrichtung nebeneinander liegen und in Nuten (13) der Steckkammern (8) axial einführbar sind, so daß die Innenkanten (9', 9") der Schneidzungen (7', 7") den Anschlußdraht (3) umgreifen und dabei mit ihren Kanten die Isolationsschicht des Anschlußdrahtes (3) durchschneiden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Anker für einen Elektromotor, bei dem die Anschlußdrähte der Spulen mit den zugeordneten Lamellen eines Kommutatorringes nach Art einer Schneid/Steckverbindung verbunden sind.

Derartige Schneid-/Steckverbindungen der Anschlußdrähte der Spulen des Ankers mit den Lamellen des Kommutators sind bekannt ( DE 89 08 266U1 , DE 89 11 461U1 , EP 0 571 072 A1 , EP 0 350 193 A2 ). Sie treten meist anstelle von ebenso vorbekannten Schweißverbindungen, bei denen sich infolge von Rückständen der einen Anschlußdraht umgebenden und geschmolzenen Isolationsschicht erhöhte Übergangswiderstände ergeben. Die Prozeßsicherheit bei diesem Schweißvorgang ist nicht hundertprozentig gewährleistet und setzt eine entsprechende Prozeßkontrolle voraus. Bei den oben genannten Schneid-/Steckverbindungen bauen die Anschlußstellen der Kommutatoren relativ hoch, so dass keine schlanken Motoren herstellbar sind.

Eine Schneid-/Steckverbindung ist aus der EP 0 271 175 A1 bekannt. Die Lamellen des Kommutators müssen dabei jedoch aus einem gestanzten Blechteil in mehreren Arbeitsgängen gebogen werden. Sie sind nicht aus einem Ringrohr herstellbar. Bei stärkeren Motoren, bei denen eine größere Hitzeentwicklung am Kommutator entsteht, muß eine hitzebeständige Pressmasse, einem Duroplast verwendet werden, die zweckmäßigerweise mit einem Rohrelement verpreßt wird. Somit kommt diese Konstruktion auch für stärkere Motortypen oder hitzebeständige Motore zur Anwendung. Außerdem ist die Bauweise dieses bekannten Ankers bzw. des dabei verwendeten und zur Klemmung der Anschlußdrähte verwendeten Kommutatorlamellen kompliziert.

Bei geschweißten Verbindungen des Kommutators mit den Anschlußdrähten ist es zur Sicherung gegen Drahtbruch erforderlich, die Haken an den Kommutatorlamellen mit speziellen Umformungen zu versehen. Die Herstellung derartiger Hakenkommutatoren ist ebenfalls sehr umständlich.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Anker der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach aufgebaut und herstellbar ist. Dabei soll eine gute einfache und prozeßsichere Schneid-/Steckverbindung der Anschlußdrähte an den Lamellen des Kommutatorringes gewährleistet sein. Außerdem sollen schlanke Motoren herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Anker gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Es ergibt sich somit eine äußerst zuverlässige und gute, sowie mechanisch feste Verbindung, wenn man den genannten Isolationskörper bereits beim Wickeln der Spulen mit einbezieht, so daß ein kompaktes Teil entsteht, das die Welle, das Blechpaket und auf der einen Stirnseite des Blechpakets den genannten Isolationskörper sowie die aufgebrachte Wiklung umfaßt. Man braucht dann nur noch den Kommutatorring mit den Schneidzungen in die Steckkammern des Isolationskörpers einzustecken. Dabei werden die Anschlußdrähte sicher von den Schneidzungen der Lamellen des Kommutators erfaßt, wobei die Kanten der Schneidzungen die Isolationsschicht der Anschlußdrähte durchtrennen und somit eine sichere, einfache und zuverlässige elektrische Verbindung herstellen. Außerdem ist der Kommutatorring relativ einfach ausgebildet und herstellbar.

Für unterschiedliche Drahtstärken werden unterschiedliche Schlitzgrößen vorgesehen, wobei mehrere Drahtdicken in bestimmten Grenzen mit einer Schlitzgröße abgedeckt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen sind im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
1 ein Teil eines Ankers;
2 Isolationskörper (6) und Kommutatorring (4) vor dem Zusammenstecken;
3 einen Isolationskörper (6) im Schnitt, entlang der Pfeile III-III in 4;
4 eine Draufsicht auf den Isolationskörper (6), entlang der Pfeile IV-IV in 3;
5 eine Draufsicht, entlang der Pfeile V-V, auf den Isolationskörper (6) nach 3;
6 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches VI in 4;'
7 ein Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6;
8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in 5;
9 eine Ansicht, teilweise geschnitten, des Kommutatorrings (4), entlang der Pfeile IX-IX in 10;
10 eine Draufsicht entlang der Pfeile X-X auf den Kommutatorring (4) nach 9, und
11 eine Draufsicht entlang der Pfeile XI-XI in 9 auf den Kommutatorring (4).
1 zeigt den 8-poligen Anker 1 eines Elektromotors. Dieser Anker besitzt eine Reihe von auf ein Blechpaket 30 aufgewickelten Spulen 2, deren Anschlußdrähte 3 auf der – in 1 – rechten Seite des Blechpakets mit dem Kommutatorring 4 verbunden sind. Der Kommutatorring 4 sitzt auf einer Welle 5. Bevor der Kommutatorring 4 in die in 1 gezeigte Lage gebracht wird, werden die Wicklungen 2, einschl. der Anschlußdrähte 3, auf das Blechpaket 30 gewickelt. Bereits beim Aufwickeln liegt stirnseitig am Blechpaket 30 eine als Isolierkörper ausgebildete Klemmhülse 6 an. Sie wird also mit eingewickelt. Sie ist in den 3 bis 9 im einzelnen dargestellt. Wenn die Wicklungen 2 auf das Blechpaket 30 und die Klemmhülse 6 aufgebracht sind, wird der Kommutatorring 4 in axialer Richtung in die Klemmhülse 6 eingeschoben. Klemmhülse 6 und Kommutatorring 4 sind vor dem Zusammenstecken nebeneinander in 2 dargestellt, wobei das Zusammenstecken in Richtung der eingezeichneten Pfeile erfolgt. Die paarweise am Kommutatorring angeordneten Schneidzungen 7', 7" werden dabei in axialer Richtung in zugeordnete Steckkammern 8 eingeführt, die in der Klemmhülse 6 vorgesehen sind. Bei diesem Steckvorgang durchschneiden die einander gegenüberliegenden Kanten 9', 9" der Paare von Schneidzungen 7', 7" die Isolation der Anschlußdrähte 3 und stellen somit eine elektrisch einwandfreie leitende Verbindung her.
Die 3 bis 9 zeigen die aus elektrisch isolierendem Material bestehende Klemmhülse 6 und Teilansichten davon. Die Klemmhülse 6 wird gebildet durch einen rohrförmigen Abschnitt 10, dessen eines Ende 10' (links in 3) einen vergrößerten Außendurchmesser aufweist, also etwas verdickt ist. Am anderen Ende des Abschnitts 10 sind sternförmig Isolationsstege 11 angeordnet. Der Querschnitt der Isolationsstege 11 ist halbkreisförmig, wie aus 9 ersichtlich ist. Die Zahl der Isolationsstege entspricht der Zahl der Pole des Blechpakets 30, so daß je ein Isolationssteg 11 an die Stirnseite eines Pols des Blechpakets des Ankers zu liegen kommt. Damit ist gewährleistet, daß durch diese Stege die Spulen 2 vom direkten Kontakt mit dem Metall des Blechpaketes entfernt gehalten werden. Durch den erweiterten Außendurchmesser des Endes 10' der Klemmhülse 6 ist zwischen diesem Ende 10' und den Isolationsstegen 11 eine kammerartige Einschnürung 21 zur Aufnahme der Spulen 2 entstanden. Das (in 3: linke) erweiterte Ende 10' des Abschnittes 10 weist an seiner Stirnseite die ringförmig angeordneten acht Steckkammern 8 auf (siehe 4; 6). In 6 erstrecken sich die Steckkammern 8 von der Ebene der Zeichnung nach unten hinein in das Ende 10' des Abschnitts 10. Wie aus 7 hervorgeht, sind die Steckkammern 8 in ihrem unteren Bereich innen bei 8' durch schräge Flächen 8' zu beiden Seiten begrenzt, so daß sich ihre lichte Weite nach unten hin verringert. Daraus folgt, daß beim Hineinstecken der Schneidzungen 7', 7" deren Kanten 9', 9" gegeneinander gedrückt werden, um so den zwischen ihnen aufgenommenen Anschlußdraht 3 festzuklemmen.
Wie aus 3 und 4 zu ersehen, weist das Ende 10' des Abschnittes 10 ringsum verschiedene vorsprungartige Zinnen 12 auf, von denen einander jeweils die Zinnen 12' und 12" paarweise zugeordnet sind. Die in 4 in Draufsicht höchstliegenden oberen Flächen 112 der Zinnen 12', 12" sind in 4 punktiert gezeichnet, um sie deutlich zu machen und um sie von der Umgebung zur besseren Veranschaulichung abzuheben (vgl. auch 6). Diese Vorsprünge sind im Querschnitt je mit einer Nut 13 versehen. Diese Nuten 13 liegen in Verlängerung der Steckkammern 8. Sie führen die Schneidzungen 7', 7" beim Einstecken in die Steckkammern 8. Zwischen den Zinnen 12' und 12" sind jeweils Durchgänge definiert, und zwar erste Durchgänge 14 und zweite Durchgänge 15. Die ersten Durchgänge 14 liegen so, daß ein durch sie hindurchgeführter Anschlußdraht 3 über einer Steckkammer 8 liegt und somit auch beim Zusammenstecken von Klemmhülse 6 und Kommutatorring 4 von den Schneidzungen 7', 7" des Kommutatorrings umfaßt und geklemmt wird. Die zweiten Durchgänge 15 liegen jeweils alternierend mit den ersten Durchgängen 14 derart, daß ein Anschlußdraht 3 ohne Klemmung durch Schneidzungen hindurchgeführt werden kann. Es versteht sich von selbst, daß, wie aus den Zeichnungen ersichtlich, alle Kanten so gerundet sind, daß an den Stellen, an denen die Anschlußdrähte 3 um sie herumgeführt werden, keine Verletzung der Isolationsschicht oder gar ein Abknicken der Anschlußdrähte 3 erfolgen kann und zusätzlich eine automatische Fertigung gewährleistet ist. Der Isolationskörper 6 ist aus Kunststoff.
Der Kommutatorring 4 ist in den 9 bis 12 dargestellt. Wie aus 9 und 10 ersichtlich, besteht der Kommutatorring 4 aus einer Verbundstruktur, die durch ein äußeres Kupferrohr und eine isolierende Kunststoffmasse, z.B. eine Epoxidmasse 18 gebildet wird, die in das Kupferrohr 16 unter Freilassung eines zentralen Durchgangs eingegossen bzw. eingepreßt ist. Von außen sind in diesen Verbundkörper, der den Kommutatorring 4 bildet, Schlitze 19 eingesägt, die so tief sind, daß sie das äußere Kupferrohr 16 durchschneiden und sich bis in die Epoxidmasse 18 hineinerstrecken, so daß das äußere Kupferrohr 16 dadurch in acht Lamellen 20 aufgelöst wird. An jeder Lamelle 20 sind die zwei Schneidzungen 7', 7" vorgesehen, die bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnt worden sind und die sich axial von den Lamellen 20 wegerstrecken. Die Lamellen sitzen reihum entlang einer Kreislinie auf der (in 9) linken Stirnseite des Kommutatorringes 4 und zwar derart, daß beim Zusammenstecken – wie bereits erwähnt – die Schneidzungen 7', 7" in die Steckkammern 8 hineinpassen. Aus 9 ist auch ersichtlich, daß die vorderen (in 9: linken) Enden der Schneidzungen 7', 7" etwas verjüngt und verrundet ausgebildet sind, so daß sie an den schrägen Flächen 8' gleiten und sich aufeinander zubewegen können, um zwischen sich je einen Anschlußdraht 3 aufzunehmen. Eine Rundung haben sie auch an den vorderen Enden ihrer einander zugewandten Innenkanten 9',9'', so daß sie den Anschlußdraht 3 leicht zwischen sich einführen können.

Claims

Anker für einen Elektromotor, bei dem die Anschlußdrähte (3) der um ein Blechpaket (30) gewickelten Wicklungen (2) mit den zugeordneten Lamellen (20) eines Kommutatorringes (4) nach Art einer Schneid-/Steckverbindung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung anschließend an eine Stirnseite des Blechpakets (1) ein Isolationskörper (6) vorgesehen ist, der mit Durchgängen (14, 15) versehen ist und daß die Anschlußdrähte (3) durch die Durchgänge verlegt sind, wobei im Bereich einer Gruppe von Durchgängen (14) Steckkammern (8) angeordnet sind, daß ferner die Lamellen (20) des Kommutatorringes (4) je zwei Schneidzungen (7', 7") aufweisen, die in axialer Richtung in die Steckkammern (8) einsteckbar sind, wobei die Schneidzungen (7', 7") paarweise in Umfangsrichtung nebeneinander liegen und in Nuten (13) der Steckkammern (8) axial einführbar sind, so daß die Innenkanten (9', 9") der Schneidzungen (7', 7") den Anschlußdraht (3) umgreifen und dabei mit ihren Kanten die Isolationsschicht des Anschlußdrahtes (3) durchschneiden.
Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Isolationskörper (6) sich in radialer Richtung erstreckende Isolationsstege (11) integral angeformt sind, die zur stirnseitigen Isolation der Pole des Blechpakets (30) gegenüber den Wicklungen (2) dienen.
Anker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (6) an dem die Steckkammern (8) aufnehmenden Ende (10') einen erweiterten Außendurchmesser aufweist, so daß zwischen diesem Ende (10') und den Isolationsstegen (11) eine kammerartige Einschnürung (21) zur Aufnahme der Spulen (2) ausgebildet ist.
Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkammern (8) innen schräge Flächen (8') aufweisen, durch die die lichte Weite der Steckkammern (8) verringert wird und daß diese Flächen (8') die vorderen Enden der Paare der Schneidzungen (7',7") der Lamellen (20) des Kommutators (4) jeweils gegeneinander pressen.
Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (14,15) zwischen vorsprungartig ausgebildeten Zinnen (12,',12") an der Stirnseite des erweiterten Endes (10') eines den Mittelbereich der Klemmhülse (6) bildenden rohrförmigen Abschnittes (10) ausgebildet sind.
Anker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Durchgänge (14,15) für die Anschlußdrähte (3) jeweils gerundet sind.
Anker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutatorring (4) durch einen Verbundkörper gebildet wird, der ein äußeres Kupferrohr (16) aufweist, das mit einer Masse (18) aus isolierendem Material verpreßt ist, und daß in das äußere Kupferrohr (16) zur Trennung und Ausbildung der einzelnen Lamellen (20) des Kommutators (4) Schlitze (9) eingebracht sind, die tiefer sind als das äußere Kupfferrohr (16) dick ist.
Anker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Innenkanten (9', 9") der Schneidzungen (7',7") an ihren vorderen Enden zum erleichterten Erfassen der Anschlußdrähte (3) gerundet sind.
Anker nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzungen (7',7") gerade axiale Verlängerungen der Lamellen (20) des Kommutators (4) sind.
Anker nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper Flächen besitzt, auf denen der Draht aufliegt und gegen Niederdrücken beim Steckvorgang gehalten wird.