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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutatormotor, insbesondere
in Gleichstromausführung. Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen
eines Ankerläufers
mit Kommutator eines solchen Kommutatormotors und eine Antiblockierbremsvorrichtung.
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Derartige
Kommutatormotoren sind allgemein bekannt und werden beispielsweise
in Antriebseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel in
Verstellantrieben und dergleichen, eingesetzt.
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Bei
einem der Anmelderin intern bekannten Kommutatormotor mit einer
Lamellenzahl von vierundzwanzig ist eine Einzelzahnbewicklung mit
Brücken
am Kommutator vorgesehen. Deshalb muss die Bewicklung in einem Umlauf
durchgeführt
werden und erfolgt mit einem so genannten Flyerwickler. Als problematisch wird
hierbei gesehen, dass durch diese Wicklungsauslegung bei einer Einzeldrahtwicklung
drei Drähte
bzw. bei einer Doppeldrahtwicklung fünf Drähte unter einen jeweiligen
Kommutatorhaken angeschlossen werden können. Dieser Kommutatorhaken
ist dadurch bedingt entsprechend groß auszubilden, was den Bauraum
des Kommutators und damit des gesamten Kommutatormotors vergrößert.
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Die
erhöhten
Anforderungen an die Einsatzbedingungen in einem Kraftfahrzeug insbesondere
in Bezug auf ein möglichst
geringes Bauvolumen, niedriges Gewicht, geringe Anzahl der verwendeten
Einzelteile und gleichzeitig hohem Wirkungsgrad, resultieren in
der stets vorhandenen Forderung, einen entsprechend verbesserten
Kommutatormotor bereitzustellen.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen verbesserten Kommutatormotor anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Kommutatormotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
7 und/oder durch eine Antiblockierbremsvorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 13 gelöst.
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Demgemäß ist ein
Kommutatormotor, insbesondere in Gleichstromausführung, vorgesehen, mit einem
Stator, der mehrere Statorpole aufweist, mit einem Ankerläufer, der
mehrere Ankerzähne
aufweist, die am Umfang des Ankerläufers mit dazwischen liegenden
Läufernuten
angeordnet sind, wobei jeweils auf einem Ankerzahn eine Wicklung,
insbesondere eine Einzelzahnwicklung, vorgesehen ist, mit einem
Kommutator, der mehrere Lamellen aufweist, wobei jeweils eine Wicklung
zumindest zwei Teilwicklungen aufweist, welche mit den Lamellen
des Kommutators verbunden sind, wobei von den Teilwicklungen zumindest
erste Teilwicklungen als Alpha-Back-Side-Wicklungen ausgebildet sind, und wobei
jeweils eine Anzahl von Lamellen durch Brücken des Kommutators) untereinander
verbunden sind.
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Ferner
ist ein Verfahren zum Herstellen eines Ankerläufers mit Kommutator eines
solchen Kommutatormotors vorgesehen. Dieses weist die folgenden
Schritte auf: Wickeln von Brücken
der Lamellen des Kommutators; Wickeln von Wicklungen von Ankerzähnen durch
Wickeln von jeweils zumindest zwei Teilwicklungen pro Wicklung und
Anschließen
der jeweiligen Wicklungsenden an den Lamellen des Kommutators, wobei
die zumindest zwei Teilwicklungen in jeweils einem Umlauf hergestellt
werden.
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Mittels
eines solchen Kommutatormotors ist es nunmehr möglich, durch kürzer gestaltete
Kommutatorhaken das Gewicht (insbesondere das hier benötige Kupfermaterial)
und den Bauraum Kommutators und damit des Kommutatormotors gegenüber früheren Lösungen zu
verringern, wobei gleichzeitig die geforderte Leistung und Drehzahl
aufrecht erhalten bleiben kann. Eine geringere Anzahl von Drähten unter
den Kommutatorhaken ergibt durch den so auch kürzeren Kommutator eine Teilpreisreduzierung.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Einsatz von Doppelflyerwicklungsvorrichtungen
ermöglicht wird,
wobei jeweils die Hälfte
der Wicklungen aus einem durchgehenden Wicklungsdraht gebildet sind.
So ergeben sich minimierte Taktzeiten aufgrund bezüglich des
Zeitbedarfs und des Wicklungsaufwands optimierte Einhängevorgänge an den
Kommutatorhaken. Die Brückenwicklung
ist an einer separaten Station taktzeitunabhängig realisierbar. Es ist aber
auch möglich,
den Kommutator z. B. von einem Zulieferer bewickeln zu lassen und
nach dessen Montage die Wicklungen des Ankers selbst auszuführen.
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Die
Bewicklung mit den so genannten Flyerwicklern weist auch den Vorteil
auf, dass vorhandene Wickelvorrichtungen leicht umstellbar sind.
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Der
beschriebene Kommutatormotor ist bevorzugt für die Antriebseinrichtung einer
Kraftfahrzeug-Antiblockierbremsvorrichtung geeignet. Denkbar sind
aber auch andere Anwendungen bei anderen Antriebseinrichtungen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der
Zeichnung.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest jeweils zwei Lamellen
durch eine Brücke
miteinander verbunden.
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Bevorzugterweise
sind jeweils die Hälfte
der Anzahl der Wicklungen aus einem durchgehenden Wicklungsdraht
gebildet. Dabei weisen z. B. zumindest zwei der Wicklungen einen
zu den übrigen
Wicklungen entgegen gesetzten Wicklungssinn auf.
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Die
Statorpole des Kommutatormotors sind bevorzugt als Permanentmagnete
ausgebildet, wobei aber auch andere Techniken für Erregerpole benutzt werden
können,
wie zum Beispiel entsprechende Spulen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Wickeln der Wicklungen ausgeführt, nachdem der bewickelte
Kommutator montiert worden ist. Vorzugsweise erfolgt dabei das Wickeln
der Brücken
des Kommutators an einen separaten Ort. Das Wickeln der Brücken und
das Wickeln der Wicklungen kann alternativ auch nacheinander erfolgen,
nachdem der unbewickelte Kommutator montiert worden ist.
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In
einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim
Wickeln der Wicklungen Drahtanfang und Drahtende einer jeweiligen
Wicklung an unterschiedlichen Wicklungshaken angeschlossen.
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Vorzugsweise
erfolgt das Wickeln der Brücken
und der Wicklungen mittels eines so genannten Flyers. Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Wickeln der Wicklungen mit einem so genannten
Doppelflyer ausgeführt wird.
Diese Flyer bzw. Doppelflyer sind maschinelle Einrichtungen, die
aus der Textiltechnik heraus bekannt sind und welche geeignet sind,
einen Draht eine entsprechende Bewegung, Richtung und Eigenrotati on
aufzuerlegen. Solche Flyer werden auch als Flügelspinnmaschinen bezeichnet.
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Die
obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen
sich auf beliebige Art und Weise miteinander kombinieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen
Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen dabei:
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1 eine
schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kommutatormotor zur Darstellung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels;
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2 ein
bevorzugtes Teilwickelschema des erfindungsgemäßen Kommutatormotors aus 1;
und
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3 ein
bevorzugtes Wickelschema mit dem Teilwickelschema aus 2 für einen
Kommutator in einer für
ein maschinelles Wicklungsverfahren dargestellten Ausführung.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente
und Merkmale – sofern nichts
Anderes ausgeführt
ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Der
Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Kommutatormotors
wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 1 erläutert. 1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf einen solchen Kommutatormotor.
Ein Stator 1 weist Statorpole 2, 3, hier
als Permanentmagneten mit Nord- und Südpolen N, S ausgebildet, um
einen Ankerläufer 4 herum
angeordnet auf. Der Ankerläufer 4 ist
auf einer Ankerwelle 7 drehfest aufgebracht und besitzt eine
Vielzahl von Ankerzähnen 5,
die untereinander durch Läufernuten 9 beabstandet
sind. Um die Ankerzähne 5 herum
und in den Läufernuten 9 sind
Wicklungen 8 vorgesehen, deren Enden mit Lamellen L über Wicklungshaken 14 (siehe 4) eines Kommutators 6 verbunden
sind. Zur Bestromung des Kommutators 6 sind zwei oder auch
mehr Bürsten 10 vorgesehen.
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Dieser
Kommutatormotor kann z. B. in Gleichstromausführung besonders für den Einsatz
in einer Antiblockier-Bremsvorrichtung
eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, die eine exakte Drehzahlerkennung
erforderlich macht. Zum Beispiel beträgt eine Leerlaufdrehzahl dieses
Kommutatormotors im Bereich 4500 min–1.
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In
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
welches aber nicht auf die hier genannten Werte beschränkt ist,
weist der Kommutatormotor einen Stator 1 mit sechs Polen 2, 3,
vorzugsweise Permanentmagneten N, S, auf. Der Ankerläufer 4 besitzt
acht Ankerzähne 5 mit
jeweils einer Wicklung 8, insbesondere Einzelzahnwicklung.
Der Kommutator 6 weist vierundzwanzig Lamellen L1 ... L24
auf.
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Hierbei
ist die Zahl (vierundzwanzig) der Lamellen L ein Vielfaches der
Polpaarzahl (drei) der Statorpole 2, 3 und auch
ein Vielfaches der Anzahl der Statorpole 2, 3 (sechs).
Ebenfalls ist die Zahl vierundzwanzig ein Vielfaches der Ankerzähne 5 (acht).
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Die
Lamellen L des Kommutators 6 werden in einer bestimmten
Weise durch Brücken 11 verbunden, welche
unten weiter noch beschrieben wird.
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Die
Ankerzähne 5 sind
jeweils mit z1 ... z8 bezeichnet. Um diese Ankerzähne 5 herum
gewickelte Wicklungen 8 sind in dieser 1 jeweils
mit w1 ... w8 bezeichnet.
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Jede
Wicklung 8 besteht aus zumindest zwei Teilwicklungen w1a
... w8a, w1b ... w8b. Jede der zumindest zwei Teilwicklungen w1a
... w8a werden in einem jeweiligen Umlauf gewickelt.
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Dabei
werden in diesem Beispiel erste Teilwicklungen w1a ... w8a in einem
ersten Umlauf als so genannte Alpha-Back-Side-Wicklungen ausgeführt. Das
dazugehörige
Teilwicklungsschema dieses ersten Umlaufwickelns zeigt 2 (unten
ausführlich
erläutert),
welche auch die Brückenwicklungen
des Kommutators 6 illustriert. Zweite Teilwicklungen w1b
... w8b (siehe 3) werden anschließend direkt
gewickelt. Alle Teilwicklungen w1a ... 8a und w1b ... 8b werden
durchgehend gewickelt.
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Dazu
ist ein erfindungsgemäßes Verfahren
vorgesehen, bei welchem der Kommutator 6 zunächst mit den
Brücken 11 bewickelt
wird. Diese Brückenbewicklung
erfolgt unter Herstellen der Brücken 11 als
Verbindungen der Lamellen L. In dem in 2 gezeigten
Beispiel sind jeweils drei Lamellen über jeweilige Brücken 11 miteinander
verbunden. Es handelt sich dabei jeweils um die folgenden Lamellengruppen
enthaltend jeweils drei Lamellen:
L1-L9-L17;
L2-L10-L18;
L3-L11-L19;
L4-L12-L20;
L6-L14-L22;
L7-L15-L23;
L8-L16-L24.
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Zum
Einsatz bei der Bewicklung der Brücken 11 kommt zum
Beispiel ein Flyerwickler, welcher in einer Aufnahme ohne zwischenzeitliches
Abschneiden die Brückenbewicklung
durch führt.
Anschließend
werden vorher festgelegte Drahtstellen getrennt. Durch diese separate
Wicklung kann der Kommutator 6 schon beim Lieferanten auf
diese Weise vorkonfektioniert werden. Es ist auch möglich, dass
er in der Herstellungsstraße an
einem separaten Wickler erstellt wird. Aber auch eine Bewicklung
eines schon montierten Kommutators 6 auf der Ankerwelle 7 ist
als erster Verfahrensschritt möglich,
dem dann das Wickeln der Teilwicklungen w1a ... w8a und w1b ...
w8b folgt.
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Nachdem
der vorgefertigte Kommutator 6 mit den Brückenwicklungen 11 auf
der Ankerwelle 7 befestigt ist, werden die Teilwicklungen
w1a ... w8a und w1b ... w8b ... orientiert zum Kommutator 6 in
den Ankerläufer 4 gewickelt,
so dass bei einer Einzeldrahtwicklung inklusive Brückenwicklung
maximal zwei Drähte
unter einem Kommutatorhaken (nicht gezeigt) angeordnet sind. Dies
ist möglich,
da Drahtanfang und Drahtende nicht in einem Haken zusammenkommen,
sondern auf zwei Haken verteilt sind und über die zugehörige Brücke verbunden
sind, zum Beispiel liegt bei Wicklung w1 der Drahtanfang der ersten
Teilwicklung w1a auf Lamelle L9 und das Drahtende der zugehörigen zweiten
Teilwicklung auf der Lamelle L17. Dadurch können die Kommutatorhaken kürzer ausgeführt werden.
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Es
werden in diesem Beispiel mit einer Doppelflyerwickelvorrichtung
jeweils zwei Wicklungen
8 mit ihren ersten und zweiten
Teilwicklungen w1a ... w8a und w1b ... w8b gleichzeitig gewickelt.
Eine erste Flyervorrichtung erstellt im in
2 dargestellten
ersten Umlaufwickeln die Teilwicklungen w1a ... w4a gemäß Tabelle 1. Tabelle 1: ”Erster Flyer – erster
Umlauf”
| Anmerkung | von
Lamelle | Teilwicklung | zu
Lamelle |
| Drahtanfang 12 | L9 | w1a | L18 |
| | L18 | w4a | L19 |
| umgekehrter
Wicklungssinn | L19 | w3a | L20 |
| | L20 | w2a | L13 |
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Eine
zweite Flyervorrichtung wickelt gleichzeitig die in
2 in
strichpunktierten Linien dargestellten ersten Teilwicklungen w5
... w8a gemäß Tabelle
2. Tabelle 2: ”Zweiter Flyer – erster
Umlauf”
| Anmerkung | von
Lamelle | Teilwicklung | zu
Lamelle |
| Drahtanfang 12' | L21 | w5a | L6 |
| | L6 | w8a | L7 |
| umgekehrter
Wicklungssinn | L7 | w7a | L8 |
| | L8 | w6a | L1 |
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Im
zweiten Umlauf wickeln die Flyer ohne Unterbrechung in einem zweiten
Umlauf die jeweiligen Drähte
12 und
12' durchgehend
weiter, um die zweiten Teilwicklungen w1b ... w8b gemäß folgender
Tabellen zu erstellen. Tabelle 3: ”Erster Flyer – zweiter
Umlauf”
| Anmerkung | von
Lamelle | Teilwicklung | zu
Lamelle |
| weiter
von | L13 | w5b | L22 |
| | L22 | w8b | L23 |
| umgekehrter
Wicklungssinn | L23 | w7b | L16 |
| Drahtende 12 | L16 | w6b | L17 |
Tabelle 4: ”Zweiter Flyer – zweiter
Umlauf”
| Anmerkung | von
Lamelle | Teilwicklung | zu
Lamelle |
| weiter
von | L1 | w1b | L10 |
| | L10 | w4b | L11 |
| umgekehrter
Wicklungssinn | L11 | w3b | L4 |
| Drahtende 12' | L4 | w2b | L5 |
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Dabei
wickelt der erste Flyer nun die zweiten Teilwicklungen w5b ... w8b
und der zweite Flyer die zweiten Teilwicklungen w1b ... w4b.
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Die
beiden Flyer können
als Doppelflyervorrichtung verwendet werden, wobei die Wicklungen 8 dann durchgehend
gewickelt werden. Es ist dazu nur ein einmaliges Einspannen und
Ausrichten des Ankerläufers 4 erforderlich.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
erläutert
wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern lässt sich
auf beliebige Art und Weise modifizieren, ohne vom Gegenstand der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Insbesondere
wäre auch
denkbar, wenn z. B. jeweils andere Lamellen als die gezeigten über entsprechende
Brücken
miteinander verbunden sind.
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Auch
die Anwendung des erfindungsgemäßen Kommutatormotors
für eine
Antriebsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug und hier insbesondere
für ein
Antiblockierbremssystem eines Kraftfahrzeuges sei lediglich beispielhaft
zu verstehen. Die Erfindung lässt
sich vielmehr bei beliebigen elektrischen Antrieben vorteilhaft einsetzen.
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Die
vorstehend genannten Zahlenangaben sind zwar bevorzugt und bisweilen
einer konkreten Anwendung entnommen, jedoch können diese, entsprechend dem
fachmännischen
Handeln und Wissen, auch mehr oder weniger variiert werden.
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- 1
- Stator
- 2,
3
- Statorpole
- 4
- Ankerläufer
- 5
- Ankerzahn
- 6
- Kommutator
- 7
- Ankerwelle
- 8
- Wicklung
- 9
- Läufernut
- 10
- Bürste
- 11
- Brücken
- 12,
12'
- Wicklungsdrähte
- L
- Lamelle
- N
- Nordpol
- S
- Südpol
- w1
... w8a; w1 ... w8b
- Teilwicklungen
- zI
... zVIII
- Zahn