DE10356106A1

DE10356106A1 - Commutator for electric motor esp. electric motor auxiliary drive for vehicles, uses support/carrier frame made of electrically insulated material

Info

Publication number: DE10356106A1
Application number: DE2003156106
Authority: DE
Inventors: Ronald Frey; Thomas Vögerl; Harald Schmidt; Akram Ben Helal; Werner Baeskow
Original assignee: Valeo Motoren und Aktuatoren GmbH
Current assignee: Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-23

Abstract

A commutator for electric motor, has a carrier/support frame (2,2a,2b) fixed on the armature shaft and has several electrically mutually separated segments on an annular surface encircling one axis of the support frame (2,2a,2b) and forming a running surface for at least one carbon brush (18) and consisting of an electrically conducting material. The support frame (2,2a,2b) is disc-shaped and the running surfaces for the segments forming the carbon brush (18) or sections of these segments, is provided on a frontal face (2.2) of the support/carrier frame (2,2a,2b). An independent claim is included for an electromotor with a commutator, arranged on an armature shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen Elektromotor gemäß Patentanspruch 14.The The invention relates to a commutator according to the preamble of claim 1 and to an electric motor according to claim 14.

Elektromotoren, insbesondere auch Gleichspannungsmotoren und dabei speziell auch solche für elektrische Hilfsantriebe für Fahrzeuge, beispielsweise für Scheibenwischer, elektrische Fensterheber, Sitzverstelleinrichtungen usw. sind in verschiedensten Ausführungen bekannt und weisen in der Regel auf einer Ankerwelle einen Kommutator mit einer Vielzahl von Kommutatorlamellen oder - segmenten auf, die mit Kohlen bzw. Bürstenkohlen zusammenwirken. Die von der Vielzahl dieser Lamellen oder Segmente gebildete Lauffläche für die Kohlen befindet sich dabei an einer zylindrischen Umfangsfläche des Kommutators bzw. eines Trägerkörpers dieses Kommutators, wobei die Bürsten radial gegen die Lauffläche anliegen, d.h. die Kommutierung radial über die Kommutatorsegmente erfolgt.Electric motors, in particular also DC motors and in particular also such for Electric auxiliary drives for Vehicles, for example Windscreen wipers, electric windows, seat adjusters etc. are known in various designs and have usually on an armature shaft a commutator with a variety of commutator segments or segments which are connected to brushes coal interact. The one of the multitude of these slats or segments formed tread for the Coals is located on a cylindrical peripheral surface of the Commutator or a carrier body this Commutator, with the brushes radially against the tread abut, i.e. the commutation radially over the commutator segments he follows.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kommutator aufzuzeigen, der insbesondere für einen Elektromotor für elektrische Hilfsantriebe bei Fahrzeugen geeignet ist und der sich unter anderem durch eine vereinfachte Herstellung bei der Möglichkeit einer kompakten Bauweise des Elektromotors auszeichnet.task The invention is to show a commutator, in particular for one Electric motor for Electric auxiliary drives in vehicles is suitable and the among other things by a simplified production at the possibility a compact design of the electric motor excels.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kommutator entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Elektromotor, insbesondere ein solcher für elektrische Hilfsantriebe bei Fahrzeugen ist Gegenstand des Patentanspruches 14.to solution This object is a commutator according to the claim 1 formed. An electric motor, in particular an electric motor Auxiliary drives in vehicles is the subject of the claim 14th

Der erfindungsgemäße Kommutator kann auch als Flachkommutator bezeichnet werden, da dessen axiale Abmessung, d.h. Breite in Achsrichtung der Ankerwelle wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Kommutators. Bei dem erfindungsgemäßen Kommutator erfolgt die Kommutierung über die Kommutatorsegmente nicht radial, sondern stirnseitig. Bevorzugt ist der Durchmesser des Kommutators gleich oder kleiner als der Durchmesser des Ankerpakets bzw. der Ankerwicklung des Motors, sodass die Baugröße des Motors radial zur Achse seiner Ankerwelle weiterhin u.a. durch die Wicklung sowie durch den diese Wicklung umgebenden Stator oder durch die die Wicklung umgebende Magnetanordnung bestimmt ist. Die axiale Länge des Kommutators ist gegenüber herkömmlichen Kommutatoren erheblich reduziert und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 6 mm oder kleiner, während bei herkömmlichen Kommutatoren von Elektromotoren für elektrische Hilfsantriebe bei Fahrzeugen die axiale Kommutatorbreite etwa in der Größenordnung von 15 mm liegt.Of the commutator according to the invention can also be referred to as a flat commutator, since its axial Dimension, i. Width in the axial direction of the armature shaft substantially smaller than the diameter of the commutator. In the commutator according to the invention the commutation takes place via the commutator segments not radially, but the front side. Prefers the diameter of the commutator is equal to or less than that Diameter of the anchor packet or the armature winding of the motor, so the size of the motor radially to the axis of its armature shaft u.a. through the winding and by the stator surrounding this winding or by the the winding surrounding magnet assembly is determined. The axial Length of the Commutator is opposite usual Commutators considerably reduced and is for example of the order of magnitude of 6 mm or smaller while at conventional Commutators of electric motors for electric auxiliary drives in vehicles the axial commutator width about the order of magnitude of 15 mm.

Die einzelnen Segmente sind als Metallbahnen oder Metallisierungen, beispielsweise aus Kupfer mit einer geringen Dicke, z.B. mit einer Dicke in der Größenordnung von 20 μm mit einer geeigneten Technik aufgebracht, beispielsweise aufgedampft und/oder galvanisch und/oder chemisch abgeschieden. Allein schon durch die geringen Dicke der Metallbahnen oder Metallisierungen sind eine erhebliche Reduzierung des Metall- oder Kupferanteils eines Kommutators z.B. auf nur wenigen Milligramm und damit eine nicht unerhebliche Gewichts- und Kostenersparnis möglich.The individual segments are called metal tracks or metallizations, for example, of copper having a small thickness, e.g. with a Thickness in the order of 20 μm applied by a suitable technique, for example vapor-deposited and / or galvanically and / or chemically deposited. Alone through the small thickness of the metal tracks or metallizations are one significant reduction of the metal or copper content of a commutator e.g. on only a few milligrams and thus a not insignificant Weight and cost savings possible.

Mit der Erfindung sind auch bei der herkömmlichen radialen Kommutierung auftretende Fehler, beispielsweise Kantenläufer, vermieden, da bei einer axialen Kommutierung, wie sie die Erfindung vorsieht, die axial auf die Bürstenkohlen einwirkenden und diese axial gegen die Kommutatorsegmente andrückenden Federn stets eine sichere elektrische Verbindung zu den Segmenten auf dem gesamten Querschnitt der Bürstenkohlen sicherstellen.With of the invention are also in the conventional radial commutation occurring errors, such as edge runners, avoided because at one axial commutation, as provided by the invention, the axial on the brush coals acting and these axially against the Kommutatorsegmente pressing down springs always a secure electrical connection to the segments on the entire cross section of the brush coals to ensure.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert.further developments The invention are the subject of the dependent claims. The invention is in Explained below with reference to the figures of exemplary embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in vereinfachter Darstellung und in Stirnansicht einen Flachkommutator gemäß der Erfindung; 1 in a simplified representation and in front view of a flat commutator according to the invention;

2 den Kommutator der 1 in Seitenansicht; 2 the commutator of 1 in side view;

3 einen Schnitt entsprechend der Linie A–A der 1; 3 a section along the line A-A of 1 ;

4 in vereinfachter Darstellung ein Bestückungsschema des Kommutators der 1 – 3 mit Presser-Dioden; 4 in a simplified representation of a loading scheme of the commutator of 1 - 3 with presser diodes;

5 in vereinfachter Darstellung den Flachkommutator der 1 – 3 zusammen mit einer Anker- oder Motorwelle und einem Ankerpaket; 5 in a simplified representation the flat commutator of 1 - 3 together with an armature or motor shaft and an armature package;

6 eine ähnliche Darstellung bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung; 6 a similar representation in another possible embodiment of the invention;

7 in vergrößerter Detaildarstellung die Verbindung zwischen dem Draht der Ankerwicklung und einem Segment des Flachkommutators; 7 in enlarged detail the connection between the wire of the armature winding and a segment of the flat commutator;

8 und 9 in vereinfachter Darstellung und in Seiten- bzw. Stirnansicht eine weitere mögliche Ausführungsform des Flachkommutators gemäß der Erfindung; 8th and 9 in a simplified representation and in side and end view of another possible embodiment of the flat commutator according to the invention;

10 und 11 jeweils in vergrößerter Darstellung eine Schneid-Klemm-Verbindung zwischen Segmenten des Kommutators der 8 und 9 und Drähten der Ankerwicklung. 10 and 11 in each case on an enlarged scale an insulation displacement connection between segments of the commutator of 8th and 9 and wires of the armature winding.

In den 1 – 5 ist 1 ein als Flach- oder Axialkommutator ausgebildeter Kommutator zur Verwendung bei einem Elektromotor, beispielsweise Gleichspannungsmotor eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Fahrzeuge, dargestellt. Der Kommutator 1 besteht im Wesentlichen aus einem scheibenförmigen Trägerkörper 2, der kreisscheibenförmig aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, z.B. aus einem Epoxydharzmaterial, gefertigt ist, und zwar mit einer mittigen Öffnung 3 zur Befestigung des Kommutators 1 auf einer Ankerwelle 4 (5).In the 1 - 5 is 1 a designed as a flat or axial commutator commutator for use in an electric motor, for example, DC motor of an electric motor auxiliary drive for vehicles represented. The commutator 1 consists essentially of a disk-shaped carrier body 2 , which is circular disc-shaped made of an electrically insulating material, for example made of plastic, for example of an epoxy resin material, with a central opening 3 for fastening the commutator 1 on an armature shaft 4 ( 5 ).

Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Trägerkörper 2 an einer die Rückseite 2.1 des Kommutators 1 bildenden Stirnseite mehrere, um die Achse der Öffnung 3 in gleichen Winkelabständen verteilte, an der Rückseite 2.1 offene und zum Umfang des Trägerkörpers 2 geschlossene Ausnehmungen 5 auf.In the illustrated embodiment, the carrier body 2 at one the back 2.1 of the commutator 1 forming end face several, around the axis of the opening 3 distributed at equal angular intervals, at the back 2.1 open and to the periphery of the carrier body 2 closed recesses 5 on.

Am Umfang sowie auf der anderen Stirnseite ist der Trägerkörper 2 mit mehreren Segmenten 6 aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer versehen. Die Segmente 6 sind jeweils elektrisch voneinander getrennt, und zwar durch nicht leitende Bereiche 7, die an der den Ausnehmungen 5 abgewandten Stirnseite oder Vorderseite 2.2 radial zur Achse des kreisscheibenförmigen Trägerkörpers 2 und am Umfang parallel zu dieser Achse verlaufen.At the periphery and on the other end face is the carrier body 2 with several segments 6 made of an electrically conductive material, such as copper. The segments 6 are each electrically separated from each other, by non-conductive areas 7 attached to the recesses 5 facing away from the front or front 2.2 radially to the axis of the circular disk-shaped carrier body 2 and extend parallel to this axis on the circumference.

Jedes Segment 6 weist zwei Abschnitte auf, und zwar einen teilringförmigen Abschnitt 6.1 an der Vorderseite 2.2 und einen teilzylinderförmigen Abschnitt 6.2 am Umfang des Trägerkörpers 2. Die beiden Abschnitte 6.1 und 6.2 jedes Segments sind miteinander verbunden bzw. gehen ineinander über.Every segment 6 has two sections, namely a part-annular section 6.1 on the front side 2.2 and a partially cylindrical portion 6.2 on the circumference of the carrier body 2 , The two sections 6.1 and 6.2 Each segment is connected or merged.

Die Segmente 6 bzw. deren Abschnitte 6.1 und 6.2 sind beispielsweise durch Aufdampfen auf der Außenfläche des Trägerkörpers 2 erzeugt und besitzen eine Materialdicke, die beispielsweise nur etwa 20 μm beträgt.The segments 6 or their sections 6.1 and 6.2 are, for example, by vapor deposition on the outer surface of the carrier body 2 produced and have a material thickness, for example, is only about 20 microns.

Zur Vermeidung von Spannungsspitzen, die bei einem Betrieb eines mit dem Kommutator 1 versehenen Elektromotors insbesondere bei höheren Betriebsspannungen, beispielsweise bei einer Betriebsspannung von 42 Volt auftreten können, sind an der Rückseite 2.1 des Trägerkörpers 2 in den Ausnehmungen 5 derartige Spannungsspitzen reduzierende oder vermeidende Bauelemente vorgesehen und zwar beispielsweise Dioden 8 (Presser-Dioden), von denen jeweils eine in jeweils einer elektrischen Verbindung 9 zwischen zwei Segmenten 6 vorgesehen ist, die sich bezogen auf die Achse des Trägerkörpers 2 diametral gegenüber liegen (4). Der Anschluss zu den Segmenten 6 ist bei der dargestellten Ausführungsform jeweils durch eine Durchkontaktierung 10 erreicht. Die Verbindungen 9 sind durch Leiterbahnen realisiert, die durch entsprechende Strukturierung einer auf die Rückseite 2.1 aufgebrachten Metallschicht oder Metallisierung 11 enthalten sind. Die Metallschicht 11, die z.B. ebenfalls durch Aufdampfen aufgebracht ist, befindet sich bei der dargestellten Ausführungsform bezogen auf die Achse des Trägerkörpers 2 radial innerhalb des die Ausnehmungen 5 aufweisenden Teils der Rückseite 2.1.To avoid voltage spikes when operating with the commutator 1 provided electric motor, in particular at higher operating voltages, for example, can occur at an operating voltage of 42 volts, are on the back 2.1 of the carrier body 2 in the recesses 5 such voltage peaks reducing or avoiding components provided and that for example diodes 8th (Presser diodes), one of which in each case in an electrical connection 9 between two segments 6 is provided, based on the axis of the carrier body 2 lying diametrically opposite ( 4 ). The connection to the segments 6 is in the illustrated embodiment, each through a via 10 reached. The connections 9 are realized by conductor tracks, which by appropriate structuring one on the back 2.1 applied metal layer or metallization 11 are included. The metal layer 11 , which is also applied, for example, by vapor deposition, is located in the illustrated embodiment with respect to the axis of the carrier body 2 radially inside of the recesses 5 having part of the back 2.1 ,

Die 5 zeigt den Kommutator 1 auf der Ankerwelle 4 zusammen mit dem von einer Vielzahl von Ankerblechen gebildeten Ankerpaket 12. Dargestellt ist in dieser Figur insbesondere auch die Verbindung bzw. das Kontaktieren der die Ankerwicklung bildenden Drähte 13 mit den einzelnen Segmenten 6. Dies erfolgt beispielsweise unter Verwendung der üblichen Verbindungstechniken an den außenliegenden Abschnitten 6.2 der Segmente 6. Geeignet sind aber speziell im Hinblick auf die Vermeidung von Spannungsspitzen unmittelbar am Kommutator auch andere Techniken, wie z.B. Ultraschall- oder Laserschweißen.The 5 shows the commutator 1 on the armature shaft 4 together with the anchor packet formed by a plurality of laminations 12 , Shown in this figure, in particular, the connection or contacting the armature winding forming wires 13 with the individual segments 6 , This is done, for example, using the usual bonding techniques on the outer sections 6.2 the segments 6 , However, especially with regard to the avoidance of voltage peaks directly at the commutator, other techniques are also suitable, such as ultrasonic or laser welding.

Die 6 zeigt in einer Darstellung ähnlich 5 als weitere mögliche Ausführungsform einen Flachkommutator 1a zusammen mit einer Ankerwelle 4 und dem auf dieser Ankerwelle vorgesehenen Ankerpaket 12. Um das Wickeln der Ankerwicklung und das Verbinden der diese Ankerwicklung bildenden Drähte 13 mit den einzelnen Segmenten 6 bzw. deren Abschnitten 6.2 am Umfang des Kommutators 1a zu erleichtern, ist der Trägerkörper 2 dieses Kommutators mit über den Umfang wegstehenden Vorsprüngen 14 versehen, und zwar derart, dass sich im Bereich eines jeden Abschnittes 6.2 wenigstens ein derartiger Vorsprung 14 befindet. Die Vorsprünge 14 sind ebenfalls metallisiert, d.h. z.B. durch Aufdampfen mit der die Segmente 6 bildenden Metallschicht versehen, wie dies in der 7 besonders deutlich dargestellt ist. Die Vorsprünge 14, die z.B. einstückig mit dem Trägerkörper hergestellt sind, sind gegenüber der Kommutatorachse derart geneigt, dass die Längserstreckung jedes Vorsprunges 14 mit dieser Achse einen Winkel kleiner als 90° einschließt, der sich zu der die Abschnitte 6.1 der Segmente 6 aufweisenden Vorderseite des Kommutators 1a hin öffnet. Beim Wickeln der Ankerwicklung können die Drähte 13 somit um die Vorsprünge 14 herumgeschlungen werden, sodass dann nach dem Fertigstellen der Wicklung sämtliche Drähte 13 in einem Arbeitsgang in geeigneter Weise, beispielsweise durch herkömmliche Techniken oder aber durch Ultraschall- oder Laserschweißen mit den Abschnitten 6.2 der Segmente 6 im Bereich der Vorsprünge 14 verbunden werden können.The 6 shows in a representation similar 5 as another possible embodiment, a flat commutator 1a together with an armature shaft 4 and the anchor packet provided on this armature shaft 12 , To wind the armature winding and connect the wires forming this armature winding 13 with the individual segments 6 or their sections 6.2 on the circumference of the commutator 1a to facilitate, is the carrier body 2 this commutator with protruding projections over the circumference 14 provided in such a way that in the area of each section 6.2 at least one such projection 14 located. The projections 14 are also metallized, ie for example by vapor deposition with the segments 6 forming metal layer provided, as in the 7 is shown particularly clearly. The projections 14 , which are made for example in one piece with the carrier body, are inclined relative to the commutator so that the longitudinal extension of each projection 14 with this axis includes an angle smaller than 90 °, which is to the the sections 6.1 the segments 6 having the front side of the commutator 1a opens. When winding the armature winding, the wires 13 thus around the projections 14 be wrapped around, so then after completion of the winding all wires 13 in a single operation in a suitable manner, for example by conventional techniques or by ultrasonic or laser welding with the sections 6.2 the segments 6 in the area of the projections 14 can be connected.

Die 8–11 zeigen als weitere mögliche Ausführungsform einen Flachkommutator 1b, der sich von dem Kommutator 1 dadurch unterscheidet, dass am Umfang des Kommutators bzw. des Trägerkörpers 2a an jedem Segment 6 Vorsprünge 15 und 16 vorgesehen sind, die ebenfalls zumindest an ihrer Außenfläche aus dem elektrisch leitenden Material der Segmente 6, d.h. beispielsweise aus Kupfer bestehen und für jedes Segment 6 zwei zum Umfang hin offene und sich zur Kommutatorachse hin keilförmig verengende Kerben 17 bilden, die eine Schneid-Klemm-Verbindung der die Ankerwicklung bildenden Drähte 13 mit dem jeweiligen Segment 6 ermöglichen, wie dies insbesondere auch in den 10 und 11 dargestellt ist.The 8th - 11 show as another possible embodiment, a flat commutator 1b who is from the commutator 1 differs in that at the periphery of the commutator or the carrier body 2a on each segment 6 projections 15 and 16 are provided, which also at least on its outer surface of the electrically conductive material of the segments 6 ie consist of copper for example and for each segment 6 two notches open towards the periphery and wedge-shaped towards the commutator axis 17 forming an insulation displacement connection of the wires forming the armature winding 13 with the respective segment 6 allow, as in particular in the 10 and 11 is shown.

Die Vorsprünge 14–16 sind beispielsweise durch eine entsprechende Formgebung und anschließende Metallisierung des jeweiligen Trägerkörpers 2a bzw. 2b erzeugt. Selbstverständlich können diese Vorsprünge auch auf andere Weise hergestellt sein, beispielsweise im Inmold-Verfahren bzw. durch Einbringen und teilweises Umspritzen von diese Vorsprünge bildenden, aus Metall bestehenden Elementen usw.The projections 14 - 16 For example, by a corresponding shaping and subsequent metallization of the respective carrier body 2a respectively. 2 B generated. Of course, these projections can also be made in other ways, for example in the inmold process or by introducing and partially encapsulating these protrusions forming, consisting of metal elements, etc.

Allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Kommutator 1, 1a, 1b bzw. dessen Trägerkörper 2, 2a bzw. 2b kreisscheibenförmig ausgebildet sind, d.h. der Durchmesser D des Kommutators wesentlich größer ist als seine axiale Dicke oder Breite X. Bei den dargestellten Ausführungsformen beträgt das Verhältnis D/X wenigstens 3,5/1, beispielsweise etwa 4/1.All the above-described embodiments have in common that the commutator 1 . 1a . 1b or its carrier body 2 . 2a respectively. 2 B are formed circular disk-shaped, that is, the diameter D of the commutator is substantially greater than its axial thickness or width X. In the illustrated embodiments, the ratio D / X is at least 3.5 / 1, for example about 4/1.

Allen Ausführungen ist weiterhin auch gemeinsam, dass der Durchmesser D des jeweiligen Kommutators 1, 1a bzw. 1b gleich, bevorzugt aber kleiner ist als der Außendurchmesser des Ankerpaketes 12, sodass die Baugröße des Elektromotors radial zu seiner Ankerwelle 4 weiterhin hauptsächlich durch den Durchmesser des Ankerpaketes bzw. der Ankerwicklung und den umgebenden Stator bestimmt ist.All versions continue to have in common that the diameter D of the respective commutator 1 . 1a respectively. 1b equal, but preferably smaller than the outer diameter of the anchor packet 12 so that the size of the electric motor is radial to its armature shaft 4 Mainly determined by the diameter of the armature packet or the armature winding and the surrounding stator.

Allen Ausführungen ist weiterhin auch gemeinsam, dass die Lauffläche für die Bürstenkohlen, die in der 3 mit den unterbrochenen Linien 18 angedeutet sind, von der Vorderseite 2.2 bzw. von den dortigen Segmentabschnitten 6.1 gebildet ist.All versions continue to have in common that the tread for brush charcoal used in the 3 with the broken lines 18 are indicated from the front 2.2 or from the local segment sections 6.1 is formed.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche weitere Abwandlungen sowie Änderungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The The invention has been described above with reference to exemplary embodiments. It is understood that numerous other modifications as well as changes possible are, without thereby the inventive idea underlying the invention will leave.

So ist es z.B. möglich, die die Segmente 6, die Leiterbahnen für Verbindungen 9 bildende Metallschicht 11 und/oder die metallischen Oberflächen der Vorsprünge 14 -16 nicht durch Aufdampfen, sondern mit einem anderen geeigneten Verfahren zu realisieren, z.B. durch galvanisches und/oder chemisches Abscheiden von Metall auf den entsprechenden Oberflächen des Trägerkörpers 2, 2a, 2b und/oder durch Aufbringen von Metallfolien auf die entsprechenden Flächen des jeweiligen Trägerkörpers 2, 2a, 2b mit geeigneten Techniken. Weiterhin ist es möglich, die Segmente 6 auch mehrschichtig auszubilden.So it is possible, for example, the segments 6 , the tracks for connections 9 forming metal layer 11 and / or the metallic surfaces of the projections 14 - 16 not by vapor deposition, but to realize with another suitable method, for example by galvanic and / or chemical deposition of metal on the corresponding surfaces of the carrier body 2 . 2a . 2 B and / or by applying metal foils on the respective surfaces of the respective carrier body 2 . 2a . 2 B with appropriate techniques. Furthermore, it is possible to use the segments 6 also to train in multiple layers.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass der Trägerkörper 2, 2a, 2b durchgehend aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Trägerkörper 2 mehrschichtig auszubilden und/oder anstelle von Kunststoff ein anderes, elektrisch isolierendes Material zu verwenden, beispielsweise Keramik.Above, it was assumed that the carrier body 2 . 2a . 2 B is made entirely of an electrically insulating material. Of course, there is also the possibility of the carrier body 2 form multilayer and / or to use instead of plastic another, electrically insulating material, such as ceramic.

1, 1a, 1b1, 1a, 1b: FlachkommutatorFlachkommutator
2, 2a, 2b2, 2a, 2b: Trägerkörpersupport body
2.12.1: Rückseite des Trägerkörpers 2 Rear of the carrier body 2
2.22.2: Vorderseite des Trägerkörpers 2 Front of the carrier body 2
33: Öffnungopening
44: Ankerwellearmature shaft
55: Aussparungrecess
66: Segmentsegment
6.16.1: Segmentabschnitt an der Vorderseite des Kommutatorssegment section at the front of the commutator
6.26.2: Segmentabschnitt am Umfang des Kommutatorssegment section on the circumference of the commutator
77: Abstand bzw. Zwischenraum zwischen den Segmentendistance or space between the segments
88th: Dioden zur Vermeidung von Spannungsspitzendiodes to avoid voltage peaks
99: elektrische Verbindungelectrical connection
1010: Durchkontaktierungvia
1111: Metallschichtmetal layer
1212: Ankerpaketanchor package
1313: Draht für Ankerwicklungwire for armature winding
14, 15, 1614 15, 16: Vorsprunghead Start
1717: Kerbescore
1818: Bürstenkohlebrushes coal
DD: Durchmesserdiameter
XX: axiale Breiteaxial width

Claims

Kommutator für Elektromotoren, insbesondere für elektromotorische Hilfsantriebe für Fahrzeuge, mit einem an einer Ankerwelle (4) befestigbaren Trägerkörper (2, 2a, 2b), der an einer eine Achse des Trägerkörpers (2, 2a, 2b) umschließenden Ringfläche mehrere elektrisch voneinander getrennte und eine Lauffläche für wenigstens eine Bürstenkohle (18) bildende Segmente (6) aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, wobei der Trägerkörper (2, 2a, 2b) zumindest an seinen die Segmente tragenden Flächen aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2, 2a, 2b) scheibenförmig ausgebildet ist, und dass die die Lauffläche für die Bürstenkohlen (18) bildenden Segmente (6) oder Abschnitte (6.1) dieser Segmente (6) an einer Stirnseite (2.2) des Trägerkörpers (2, 2a, 2b) vorgesehen sind.Commutator for electric motors, in particular for electric motor auxiliary drives for vehicles, with one on an armature shaft ( 4 ) mountable carrier body ( 2 . 2a . 2 B ), which on one an axis of the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) enclosing annular surface a plurality of electrically separated and one Tread for at least one brush coal ( 18 ) forming segments ( 6 ) comprises an electrically conductive material, wherein the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) consists of an electrically insulating material at least on its surfaces carrying the segments, characterized in that the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) is disc-shaped, and that the tread for the brush coals ( 18 ) forming segments ( 6 ) or sections ( 6.1 ) of these segments ( 6 ) on a front side ( 2.2 ) of the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) are provided.

Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er bzw. dessen Trägerkörper (2, 2a, 2b) einen Außendurchmesser (D) aufweist, der deutlich größer ist als die axiale Breite (X) des Kommutators (1, 1a, 1b) bzw. Trägerkörpers (2, 2a, 2b).Commutator according to claim 1, characterized in that it or its carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) has an outer diameter (D) which is significantly greater than the axial width (X) of the commutator ( 1 . 1a . 1b ) or carrier body ( 2 . 2a . 2 B ).

Kommutator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Außendurchmesser (D) zu axialer Breite (X) des Kommutators wenigstens gleich 3,5/1 ist.Commutator according to Claim 2, characterized that the ratio outer diameter (D) to the axial width (X) of the commutator at least equal to 3.5 / 1 is.

Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (X) des Kommutators (1, 1a, 1b) gleich 6 mm oder kleiner ist.Commutator according to claim 1 or 2, characterized in that the axial width (X) of the commutator ( 1 . 1a . 1b ) is 6 mm or smaller.

Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6) bis an den Umfang des Trägerkörpers (2, 2a, 2b) reichen und dort mit Drähten (13) einer Ankerwicklung des Elektromotors verbindbar sind.Commutator according to one of the preceding claims, characterized in that the segments ( 6 ) to the periphery of the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) and there with wires ( 13 ) An armature winding of the electric motor can be connected.

Kommutator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6) einstückig mit am Umfang des Trägerkörpers (2, 2a, 2b) vorgesehenen Segmentabschnitten (6.2) ausgebildet sind.Commutator according to claim 5, characterized in that the segments ( 6 ) in one piece with on the circumference of the carrier body ( 2 . 2a . 2 B ) segment sections ( 6.2 ) are formed.

Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (13) der Ankerwicklung durch Löten oder Schweißen, beispielsweise durch Ultraschall- oder Laserschweißen mit den Segmenten (6) verbindbar sind.Commutator according to one of the preceding claims, characterized in that the wires ( 13 ) the armature winding by soldering or welding, for example by ultrasonic or laser welding with the segments ( 6 ) are connectable.

Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch über den Umfang des Kommutators (1a, 1b) bzw. des Trägerkörpers (2a, 2b) wegstehende Vorsprünge (14, 15, 16) zum zumindest vorübergehenden Fixieren der die Ankerwicklung bildenden Drähte (13).Commutator according to one of the preceding claims, characterized by the circumference of the commutator ( 1a . 1b ) or the carrier body ( 2a . 2 B ) projecting projections ( 14 . 15 . 16 ) for at least temporarily fixing the armature winding forming wires ( 13 ).

Kommutator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Segment (6) wenigstens ein Vorsprung (14, 15, 16) vorgesehen ist, und dass der Vorsprung zumindest an seiner Außenfläche aus einem elektrisch leitenden Material besteht und mit dem jeweiligen Segment (6) verbunden ist.Commutator according to claim 8, characterized in that for each segment ( 6 ) at least one projection ( 14 . 15 . 16 ) is provided, and that the projection consists at least on its outer surface of an electrically conductive material and with the respective segment ( 6 ) connected is.

Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch Mittel an den Segmenten (6) für eine Schneid-Klemm-Verbindung dieser Segmente mit dem die Ankerwicklung bildenden Draht (13).Commutator according to one of the preceding claims, characterized by means at the segments ( 6 ) for an insulation displacement connection of these segments with the armature winding forming wire ( 13 ).

Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (8) zur Verhinderung von Spannungs- oder Stromspitzen.Commutator according to one of the preceding claims, characterized by means ( 8th ) to prevent voltage or current peaks.

Kommutator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung von Spannungs- oder Stromspitzen von in einer elektrischen Verbindung (9) zwischen jeweils zwei Segmenten (6) angeordneten elektrischen Bauelementen, beispielsweise Spannungs-Begrenzer-Dioden (8) gebildet sind.Commutator according to claim 11, characterized in that the means for avoiding voltage or current peaks of in an electrical connection ( 9 ) between each two segments ( 6 ) arranged electrical components, such as voltage-limiting diodes ( 8th ) are formed.

Kommutator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung von Spannungs- und/oder Stromspitzen im Trägerkörpers (2), beispielsweise in Ausnehmungen (5) des Trägerkörpers (2) vorgesehen sind.Commutator according to claim 11 or 12, characterized in that the means for avoiding voltage and / or current peaks in the carrier body ( 2 ), for example in recesses ( 5 ) of the carrier body ( 2 ) are provided.

Elektromotor mit einem auf einer Ankerwelle (4) angeordneten Kommutator (1, 1a, 1b), dadurch gekennzeichnet, dass der Kommutator (1, 1a, 1b) einem der vorhergehenden Ansprüche 1–13 entsprechend ausgebildet ist.Electric motor with one on an armature shaft ( 4 ) arranged commutator ( 1 . 1a . 1b ), characterized in that the commutator ( 1 . 1a . 1b ) is formed according to one of the preceding claims 1-13.