EP2308155A2 - Kommutator für eine elektrische maschine sowie system - Google Patents

Kommutator für eine elektrische maschine sowie system

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Publication number
EP2308155A2
EP2308155A2 EP09780062A EP09780062A EP2308155A2 EP 2308155 A2 EP2308155 A2 EP 2308155A2 EP 09780062 A EP09780062 A EP 09780062A EP 09780062 A EP09780062 A EP 09780062A EP 2308155 A2 EP2308155 A2 EP 2308155A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
commutator
geometry
displacement
lamellae
circumferential direction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09780062A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Klumpp
Michael Huber
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2308155A2 publication Critical patent/EP2308155A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01R39/14—Fastenings of commutators or slip-rings to shafts

Definitions

  • Commutator for an electric machine as well as system
  • the invention relates to a commutator according to the preamble of claim 1 and to a system according to claim 8.
  • a commutator for an electric machine is known.
  • a commutator or commutator commutator is a device for current application in electrical machines see.
  • the current application generates a current that flows from armature winding to armature winding of a rotor of the electric machine or to change the current in order to generate a torque during a rotational movement of the armature winding.
  • Commutators have a multiplicity of copper lamellae which are arranged next to one another in the circumferential direction and interact with sliding contacts for making electrical contact.
  • Known commutators have a central passage opening, by means of which they can be pushed onto an armature shaft of the electric machine and fixed by pressing seats at this.
  • the commutator on the geometry of the circumferentially arranged lamellar slots is oriented (aligned).
  • the position detection takes place optically or mechanically.
  • the known approach to alignment of the commutator results in position inaccuracies between the armature winding slots in the armature package and the commutator of up to about ⁇ 1.5 °. On the one hand, this is due to production inaccuracies of the commutator, in particular to pitch tolerances between the slat slots, as well as to positional tolerances during assembly. If the commutator is pushed further, the radial alignment may additionally deteriorate.
  • the invention is therefore based on the object to propose a commutator, can be at least largely avoided with the position inaccuracies between the commutator and another element, such as the anchor assembly of an electric machine or a sawing device for producing the Lammellenschlitze. Furthermore, the object is a system for avoiding position inaccuracies between the commutator and another element.
  • a commutator designed according to the concept of the invention has a geometry (alignment geometry) on a front side remote from the armature packet, preferably in the mounted state, which is designed for positive connection to a counter-geometry of a displacement and / or alignment device ,
  • the geometry must be designed such that torques acting on it in the circumferential direction, which occur, for example, during the sliding of the commutator, can be supported and / or introduced.
  • a displacement device Under a displacement device is a means for axial displacement of the commutator, in particular along the armature shaft of an electric machine in the assembly of an electric machine to understand.
  • An alignment device is to be understood as a device with which the commutator can be pivoted about its longitudinal center axis, in order to thereby move the commutator in the circumferential direction.
  • an element in particular an anchor assembly of an electrical machine or a saw of a manufacturing device for producing the slat slots to align exactly.
  • an axial displacement possibility and a pivoting possibility in the circumferential direction are combined in a common displacement and alignment device.
  • Winding process subsequent Axialverschiebungs Colour twisting of the commutator relative to the anchor packet can be safely avoided. Due to the higher positional accuracy of a fully assembled, formed according to the concept of the invention commutator characteristic fluctuations are reduced from electrical machine to electrical machine.
  • the geometry (alignment geometry) of the commutator is arranged in a hub section of the commutator surrounding the passage opening radially on the outside.
  • This hub portion (main body) is preferably made of plastic, for example by compression or injection molding, preferably as a sintered part.
  • the geometry is located at a radial distance from, preferably formed of copper, preferably arranged on the outer circumference, lamellae. It is conceivable to design the geometry with respect to an end plane of the commutator sublime and / or deepened. With regard to a minimization of the space, it is particularly preferable to have an exclusively recessed configuration of the geometry, that is to say axially, extending into the commutator.
  • the geometry (alignment geometry) of the commutator is designed as a tooth geometry with extending in the radial direction and circumferentially juxtaposed teeth.
  • the provision of a multiplicity of teeth which are arranged next to one another in the circumferential direction makes it possible to securely support or pass on torques acting in the circumferential direction.
  • the tooth geometry has a number of teeth corresponding to the number of lamellae.
  • the number of not necessarily, but preferably, radially tapered teeth corresponds to the number of louver hooks for fixing and electrically contacting the armature winding, so that the relative position of a geometry cooperating displacement and / or alignment device defines exactly relative to each hook is.
  • the teeth are each arranged in a region in the circumferential direction between two adjacent lamellae or on a hook in each case is particularly preferred.
  • the commutator in which the respective lamellae having lamellae are arranged on the outer circumference of the commutator, wherein the lamellae slots extend in the axial and radial directions.
  • the lamellae form, at least in sections, preferably completely, the lateral surface of the, at least approximately, hollow-cylindrical commutator.
  • the invention also leads to a system comprising a commutator formed according to the concept of the invention.
  • the system comprises a displacement and / or alignment device for axially displacing and / or rotating the commutator in the circumferential direction.
  • the displacement and / or alignment device comprises a counter-geometry corresponding to the end-side geometry of the commutator, wherein the geometry and the counter-geometry are designed and matched to one another such that they can support torques acting in the circumferential direction.
  • An embodiment of the system can be realized in which, in addition to the commutator, it has exclusively a displacement device or exclusively an alignment device, or else a displacement device and an alignment device. Particularly preferred is an embodiment of the system in which a combined displacement and / or alignment device is provided in addition to the commutator.
  • the counter-geometry of the displacement and / or alignment device is formed congruent to the frontal geometry of the commutator.
  • the displacement and / or alignment device can be a component of a mounting device for axially positioning the commutator relative to an armature package on the armature shaft and / or for aligning the commutator in the circumferential direction on the armature shaft relative to the armature core.
  • the anchor package is preferably a sheet-metal lamination stack.
  • the displacement and / or alignment device may be a component of a production device, in particular a sawing device, wherein the displacement and / or alignment device in particular for aligning the commutator relative to at least one saw of the sawing device for introducing the slats electrically mutually insulating slat slots is formed.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a commutator with an end-face geometry for aligning the commutator in the circumferential direction.
  • the commutator 1 consists of a base body 2 made of plastic, which forms a hub portion 4, which is bounded radially inwardly by the inner circumference of a running in the axial direction, circular contoured through hole 3.
  • the passage opening 3 serves to receive an armature shaft of an electric machine, on which the commutator 1 is preferably fixed in a rotationally fixed manner by means of a press fit.
  • a plurality of circumferentially spaced lamellae 5 are arranged made of copper.
  • two lamellae 5 arranged next to one another are separated from one another and thus electrically insulated from one another in the axial and also somewhat in the radial direction into the basic body 2 extending lamellar slots 6.
  • the lamellae 5 are made of a metal strip which was anchored during spraying of the base body 2 in this.
  • Each lamella 5 has an axially projecting, curved lamella hooks 7.
  • the lamella hooks 7 are used for fixing and electrical contacting of an armature winding, not shown.
  • the armature winding is clamped by hot caulking of the lamella hooks 7.
  • the lamellae 5 form the lateral surface 8 of the substantially hollow-cylindrical commutator 1, which is interrupted by the lamellae slots 6, wherein sliding contacts, which electrically contact the lamellae 5, slide on the outer surface 8 during operation of the electrical machine.
  • the commutator 1 is shown in a view of an end face 9, which faces away from an anchor packet when mounted in the electric machine commutator 1.
  • the front side 9 plays in the commutator 1 shown a crucial role both in the manufacture of the commutator 1, in particular during insertion (sawing) of the lamellae slots 6 and when joining the commutator 1 on the armature shaft, in particular during axial displacement of the commutator 1 after the winding process.
  • a recessed geometry 10 is introduced. This is located in the main body 2 or in the hub portion 4 and was introduced as an integral geometry during the manufacture of the main body 2, in particular during injection molding, by a corresponding tool molding.
  • the geometry 10 is aligned concentrically to the longitudinal central axis L of the commutator 1 and has a circumferential toothing structure 11 with a plurality of teeth 12 arranged next to one another in the circumferential direction.
  • the number of teeth 12 corresponds to the number of lamellae 5 and thus the lamellae slots 6 and the lamellar hooks 7.
  • the teeth 12 taper in the radial direction outwardly pointed, wherein between each two circumferentially spaced lamellae 5, a slat slot 6 is provided.
  • the flanks 13, 14 of the teeth 12 of the toothing structure 11 form engagement surfaces for supporting a torque.
  • said counter-geometry is formed for the shown commutator 1 as a raised geometry with a tooth structure, wherein the teeth form congruent in as recesses formed teeth 12 of the geometry 10 can be inserted. From the counter-geometry to the flanks 13, 14 matching counter flanks (Gegenabstützflachen) are provided.
  • the displacement and / or alignment device can displace the commutator 1 axially along its longitudinal central axis L and prevent the commutator 1 from rotating about the longitudinal central axis L due to the engagement of the counter-geometry in the geometry 10. If the commutator 1 is to be aligned with another element, in particular an armature plate of the electric machine or a saw during the production of the commutator 1, the displacement and / or alignment device can rotate the commutator 1 about the desired angle of rotation about the longitudinal central axis L be realized.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutator (1) für eine elektrische Maschine, mit mehreren nebeneinander angeordneten durch Lamellenschlitze (6) voneinander getrennten Lamellen (5) zum Zusammenwirken mit Schleifkontakten und mit einer zentrischen Durchgangsöffnung (3) zum Aufschieben des Kommutators (1) auf eine Ankerwelle eines Elektromotors. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kommutator (1) eine stirnseitige, zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Verschiebe-und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildete, Geometrie (10) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein System.

Description

Beschreibung
Titel
Kommutator für eine elektrische Maschine sowie System
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kommutator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System gemäß Anspruch 8.
Aus der WO 2003075436 Al ist ein Kommutator für eine elektrische Maschine bekannt. Bei einem derartigen, auch als Kollektor oder Stromwender bezeichneten, Kommutator handelt es sich um eine Einrichtung zur Stromwendung in elektri- sehen Maschinen. Die Stromwendung erzeugt eine von Ankerwicklung zu Ankerwicklung eines Rotors der elektrischen Maschine wandernden bzw. wechselnden Strom um bei einer Drehbewegung der Ankerwicklung ein Drehmoment zu erzeugen. Kommutatoren besitzen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung ne- beneinander angeordneten Kupferlamellen, die mit Schleifkontakten zur elektrischen Kontaktierung zusammenwirken. Bekannte Kommutatoren weisen eine zentrische Durchgangsöffnung auf, mit Hilfe derer sie auf eine Ankerwelle der elektrischen Maschine aufschiebbar und durch Presssitze an dieser festlegbar sind. Sowohl beim Sägen von die einzelnen Kupferlamellen voneinander elektrisch isolierenden Lamellenschlitzen als auch beim Fügen des Kommutators auf die Ankerwelle wird der Kommutator über die Geometrie der am Umfang angeordneten Lamellenschlitze orientiert (ausgerich- tet) . Dabei erfolgt die Positionserfassung optisch oder mechanisch. Die bekannte Vorgehensweise bei der Ausrichtung des Kommutators führt zu Positionsungenauigkeiten zwischen den Ankerwicklungsnuten im Ankerpaket und dem Kommutator von bis zu etwa ± 1,5°. Dies ist zum Einen auf Fertigungsungenauig- keiten des Kommutators, insbesondere auf Teilungstoleranzen zwischen den Lamellenschlitzen, sowie auf Positionstoleranzen bei der Montage zurückführen. Beim eventuellen Nachschieben des Kommutators kann sich die radiale Ausrichtung zusätzlich verschlechtern.
Die erläuterten Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und dem Ankerpaket führen insbesondere bei hochpo- ligen elektrischen Maschinen zu erheblichen Kennlinienschwankungen .
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kom- mutator vorzuschlagen, mit dem Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und einem weiteren Element, beispielsweise dem Ankerpaket einer elektrischen Maschine oder einer Sägevorrichtung, zum Herstellen der Lammellenschlitze zumindest weitgehend vermieden werden können. Ferner be- steht die Aufgabe darin, ein System zum Vermeiden von Positionsungenauigkeiten zwischen dem Kommutator und einem weiteren Element.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kommutators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zusätzlich zu den Lamellenschlitzen eine verlässliche und genaue Geometrie an einer Stirnseite des Kommutators vorzusehen, die zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildet ist. Anders ausgedrückt weist ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeter Kommutator an einer, vorzugsweise im montierten Zustand an einer von dem Ankerpaket abgewandten, Stirnseite, eine Geometrie (Ausrichtgeometrie) auf, die zum formschlüssigen Verbinden mit einer Gegengeometrie einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildet ist. Dabei muss die Geometrie derart ausgebildet sein, dass über sie in Um- fangsrichtung wirkende Drehmomente, die beispielsweise während des Schiebens des Kommutators auftreten, abgestützt und/oder eingeleitet werden können.
Unter einer Verschiebe-Einrichtung ist dabei eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Kommutators, insbesondere entlang der Ankerwelle einer elektrischen Maschine bei der Montage einer elektrischen Maschine, zu verstehen. Durch das Eingreifen einer an die Geometrie des Kommutators ange- passten Gegengeometrie in die Geometrie des Kommutators kann ein Verdrehen des Kommutators relativ zur Verschiebe- Einrichtung beim Verschiebeprozess vermieden werden.
Unter einer Ausrichteinrichtung ist eine Vorrichtung zu verstehen, mit der der Kommutator um seine Längsmittelachse verschwenkbar ist, um den Kommutator somit in Umfangsrich- tung zu einem Element, insbesondere einem Ankerpaket einer elektrischen Maschine oder einer Säge einer Fertigungsvorrichtung zum Herstellen der Lamellenschlitze, exakt auszurichten. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine axiale Verschiebemöglichkeit und eine Ver- schwenkmöglichkeit in Umfangsrichtung in einer gemeinsamen Verschiebe- und Ausrichteinrichtung kombiniert sind.
Durch das Vorsehen einer entsprechenden, stirnseitigen Geo- metrie zum Ausrichten des Kommutators und zum Verhindern eines Verdrehens des Kommutators beim axialen Verschieben können Positionsungenauigkeiten sowohl bei der Fertigung des Kommutators als auch bei der Montage einer elektrischen
Maschine, insbesondere eines Motors für Stellaufgaben in Kraftfahrzeugen, vermieden werden. Ebenso kann durch das
Halten des Kommutators an seiner Geometrie bei dem auf den
Wicklungsvorgang nachfolgenden Axialverschiebungsschritt ein Verdrehen des Kommutators relativ zum Ankerpaket sicher vermieden werden. Aufgrund der höheren Positionsgenauigkeit eines fertig montierten, nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kommutators werden Kennlinienschwankungen von elektrischer Maschine zu elektrischer Maschine reduziert.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Geometrie (Ausrichtgeometrie) des Kommutators in einen die Durchgangsöffnung radial außen umgebenden Nabenabschnitt des Kommutators angeordnet ist. Bevorzugt ist dieser Nabenabschnitt (Grundkörper) aus Kunststoff, beispielsweise durch Verpressen oder Spritzgießen, vorzugswei- se als Sinterteil, hergestellt. Bevorzugt befindet sich die Geometrie in einem Radialabstand zu den, vorzugsweise aus Kupfer ausgebildeten, vorzugsweise am Außenumfang angeordneten, Lamellen. Es ist denkbar, die Geometrie im Hinblick auf eine Stirnflächenebene des Kommutators erhaben und/oder vertieft auszubilden. Besonders bevorzugt ist im Hinblick auf eine Bau- raumminimierung eine ausschließlich vertiefte, sich also, vorzugsweise axial, in dem Kommutator hinein erstreckende Ausbildung der Geometrie.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Geometrie (Ausrichtgeometrie) des Kommutators als Verzahnungsgeometrie mit sich in radialer Richtung erstreckenden und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Zähnen ausgebildet ist. Das Vorsehen einer Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Zähnen ermög- licht eine sichere Abstützung bzw. Weitergabe von in Um- fangsrichtung wirkenden Drehmomenten.
Um eine exakte Ausrichtung des Kommutators relativ zu einem weiteren Element, insbesondere zum Ankerpaket einer elekt- rischen Maschine, realisieren zu können, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Verzahnungsgeometrie eine der Anzahl der Lamellen entsprechende Anzahl an Zähnen aufweist. Anders ausgedrückt entspricht die Anzahl der nicht notwendigerweise, jedoch bevorzugt, in radialer Richtung spitz zulaufenden Zähne der Anzahl der Lamellenhaken zum Festlegen und elektrischen Kontaktieren der Ankerwicklung, sodass die Relativposition einer mit der Geometrie zusammenwirkenden Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung relativ zu jedem Haken exakt definiert ist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Zähne jeweils in einen Bereich in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Lamellen oder auf jeweils einen Haken weisend angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kommutators, bei der die jeweils einen Lamellenhaken aufweisenden Lamellen am Außenumfang des Kommutators angeordnet sind, wobei die Lamellenschlitze sich in axialer und radialer Richtung erstrecken. Anders ausgedrückt bilden die Lamellen, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, die Mantelfläche des, zumindest näherungsweise, hohlzylind- rischen Kommutators.
Die Erfindung führt auch auf ein System, umfassend einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kommutator. Zusätzlich zu dem eine stirnseitige Geometrie (Ausrichtgeometrie) aufweisenden Kommutator umfasst das System eine Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung zum axialen Verschieben und/oder zum Verdrehen des Kommutators in Umfangs- richtung. Dabei umfasst die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung eine zur stirnseitigen Geometrie des Kommutators korrespondierende Gegengeometrie, wobei die Geometrie und die Gegengeometrie derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass diese in Umfangsrichtung wirkende Drehmomente abstützen können. Es ist eine Ausführungsform des Systems realisierbar, bei der dieses neben dem Kommutator ausschließlich eine Verschiebeeinrichtung oder aus- schließlich eine Ausrichtvorrichtung, oder aber eine Verschiebeeinrichtung und eine Ausrichteinrichtung aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Systems, bei der neben dem Kommutator eine kombinierte Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung vorgesehen ist.
Um eine exakte Ausrichtung des Kommutators zu einem weiteren Element bewirken zu können, ist es bevorzugt, wenn die Gegengeometrie der Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung formkongruent zur stirnseitigen Geometrie des Kommutators ausgebildet ist.
Bei der Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung kann es sich um einen Bestandteil einer Montagevorrichtung zum axialen Positionieren des Kommutators relativ zu einem Ankerpaket auf der Ankerwelle und/oder zum Ausrichten des Kommutators in Umfangsrichtung auf der Ankerwelle relativ zu dem Ankerpaket handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem An- kerpaket um ein Blechlamellenpaket.
Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung um einen Bestandteil einer Fertigungsvorrichtung, insbesondere einer Sägevorrichtung handeln, wobei die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung insbesondere zum Ausrichten des Kommutators relativ zu mindestens einer Säge der Sägevorrichtung zum Einbringen von die Lamellen elektrisch voneinander isolierenden Lamellenschlitzen ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be- vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Kommutators mit einer stirnseitigen Geometrie zum Ausrichten des Kommutators in Umfangsrichtung.
Ausführungsform der Erfindung In Fig. 1 ist ein Kommutator 1 für eine nicht weiter dargestellte, an sich bekannte elektrische Maschine, insbesondere für einen Klein-Elektromotor für Verstellaufgaben in Kraftfahrzeugen, beispielsweise für einen Fensterheberan- trieb, gezeigt. Der Kommutator 1 besteht aus einem Grundkörper 2 aus Kunststoff, der einen Nabenabschnitt 4 bildet, der radial innen vom Innenumfang einer in axialer Richtung verlaufenden, kreisförmig konturierten, Durchgangsöffnung 3 begrenzt wird. Die Durchgangsöffnung 3 dient zur Aufnahme einer Ankerwelle einer elektrischen Maschine, auf der der Kommutator 1 vorzugsweise mittels eines Presssitzes drehfest fixierbar ist.
Am Außenumfang des Grundkörpers 2 sind eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Lamellen 5 aus Kupfer angeordnet. Jeweils zwei nebeneinander angeordnete Lamellen 5 sind über sich in axialer sowie ein Stück weit in radialer Richtung in den Grundkörper 2 hinein erstreckende Lamellenschlitze 6 voneinander getrennt und somit elektrisch von- einander isoliert. Die Lamellen 5 sind aus einem Metallband hergestellt, das beim Spritzen des Grundkörpers 2 in diesem verankert wurde. Durch Einbringen der Lamellenschlitze 6 mittels einer Sägevorrichtung bei der Fertigung des Kommutators 1 wurden aus dem Kupferband die einzelnen Lamellen 5 gefertigt.
Jede Lamelle 5 weist einen in axialer Richtung vorstehenden, gekrümmten Lamellenhaken 7 auf. Die Lamellenhaken 7 dienen zum Fixieren und elektrischen Kontaktieren einer nicht dargestellten Ankerwicklung. Die Ankerwicklung wird durch Warmverstemmen von den Lamellenhaken 7 geklemmt. Die Lamellen 5 bilden die durch die Lamellenschlitze 6 unterbrochene Mantelfläche 8 des im Wesentlichen hohlzylind- rischen Kommutators 1, wobei während des Betriebs der elektrischen Maschine auf der Mantelfläche 8 Schleifkontak- te gleiten, die die Lamellen 5 elektrisch kontaktieren.
In Fig. 1 ist der Kommutator 1 in einer Ansicht auf eine Stirnseite 9 gezeigt, die bei in der elektrischen Maschine montiertem Kommutator 1 von einem Ankerpaket abgewandt ist. Die Stirnseite 9 spielt bei dem gezeigten Kommutator 1 eine entscheidende Rolle sowohl bei der Herstellung des Kommutators 1, insbesondere beim Einbringen (Sägen) der Lamellenschlitze 6 sowie beim Fügen des Kommutators 1 auf die Ankerwelle, insbesondere beim axialen Weiterschieben des Kom- mutators 1 nach dem Wicklungsvorgang.
In die Stirnseite 9 ist eine vertiefte Geometrie 10 eingebracht. Diese befindet sich im Grundkörper 2 bzw. im Nabenabschnitt 4 und wurde als integrale Geometrie beim Herstel- len des Grundkörpers 2, insbesondere beim Spritzgießen, durch eine entsprechende Werkzeugausformung eingebracht. Die Geometrie 10 ist konzentrisch zur Längsmittelachse L des Kommutators 1 ausgerichtet und weist eine umlaufende Verzahnungsstruktur 11 mit einer Vielzahl von in Umfangs- richtung nebeneinander angeordneten Zähnen 12 auf. Die Anzahl der Zähne 12 entspricht der Anzahl der Lamellen 5 und somit der Lamellenschlitze 6 als auch der Lamellenhaken 7. Die Zähne 12 laufen in radialer Richtung nach außen spitz zu, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Lamellen 5 ein Lamellenschlitz 6 vorgesehen ist . Die Flanken 13, 14 der Zähne 12 der Verzahnungsstruktur 11 bilden Angriffsflächen zum Abstützen eines Drehmoments.
Zu der Geometrie 10 existiert eine nicht gezeigte, korres- pondierende, vorzugsweise formkongruente Gegengeometrie an einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung, wobei diese Gegengeometrie für den gezeigten Kommutator 1 als erhabende Geometrie mit einer Verzahnungsstruktur ausgebildet ist, wobei die Zähne formkongruent in die als Vertiefungen aus- gebildeten Zähne 12 der Geometrie 10 eingefügt werden können. Von der Gegengeometrie werden zu den Flanken 13, 14 passende Gegenflanken (Gegenabstützflachen) bereitgestellt.
Die Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung kann den Kom- mutator 1 axial entlang seiner Längsmittelachse L verschieben und ein Verdrehen des Kommutators 1 um die Längsmittelachse L aufgrund des Eingriffs der Gegengeometrie in die Geometrie 10 verhindern. Soll der Kommutator 1 zu einem weiteren Element, insbesondere einer Ankerplatte der elekt- rischen Maschine oder einer Säge bei der Fertigung des Kommutators 1 ausgerichtet werden, kann mit der Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ein Verdrehen des Kommutators 1 um den gewünschten Verdrehwinkel um die Längsmittelachse L realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Kommutator für eine elektrische Maschine, mit mehreren nebeneinander angeordneten durch Lamellenschlitze (6) voneinander getrennten Lamellen (5) zum Zusammenwirken mit Schleifkontakten und mit einer zentrischen Durchgangsöffnung (3) zum Aufschieben des Kommutators (1) auf eine Ankerwelle eines Elektromotors,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kommutator (1) eine stirnseitige, zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung ausgebildete, Geometrie (10) aufweist.
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (10) in einen die Durchgangsöffnung (3) radial außen umgebenden Nabenabschnitt (4) des Kommuators (1), vorzugsweise beim Spritzgießen, eingebracht ist.
3. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (10) erhaben und/oder vertieft ausgebildet ist.
4. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (10) als Verzahnungsgeometrie mit sich in radialer Richtung erstreckenden und in Um- fangsrichtung nebeneinander angeordneten Zähnen (12) ausgebildet ist.
5. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsgeometrie eine der Anzahl der La- mellen (5) entsprechende Anzahl an Zähnen (12) aufweist .
6. Kommutator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (12) jeweils in einen Bereich in Um- fangsrichtung zwischen zwei benachbarten Lamellen (5) oder auf einen Lamellenhaken (7) weisend angeordnet sind.
7. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils einen Lamellenhaken (7) aufweisenden, voneinander über die sich in axialer Richtung erstreckenden Lamellenschlitze (6) elektrisch isolierten, Lamellen (5) am Außenumfang des Kommutators (1) angeordnet sind.
8. System umfassend einen Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen stirnseitige Geomet- rie (10) mit einer korrespondierenden Gegengeometrie einer Verschiebe- und/oder Ausrichteinrichtung formschlüssig zusammenwirkt.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegengeometrie formkongruent zur Geometrie (10) des Kommutators (1) ausgebildet ist.
10. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung Be- standteil einer Montagevorrichtung zum axialen Positionieren des Kommutators (1) relativ zu einem Ankerpaket auf der Ankerwelle und/oder zum Ausrichten des Kommutators (1) in Umfangsrichtung auf der Ankerwelle relativ zu einem Ankerpaket ist.
11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebe- und/oder Ausrichtvorrichtung Bestandteil einer Sägevorrichtung zum Ausrichten des Kommutators (1) relativ zu einer Säge zum Einbringen von die Lamellen (5) elektrisch voneinander isolierenden Lamellenschlitzen (6) ist.
EP09780062A 2008-07-25 2009-07-01 Kommutator für eine elektrische maschine sowie system Withdrawn EP2308155A2 (de)

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