DE3918350A1 - Feldmagneteinheit fuer elektromotor, insbesondere fuer kraftfahrzeug-anlasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromo­ tor, insbesondere für den Anlasser eines Kraftfahr­ zeug-Verbrennungsmotors, und sie betrifft insbeson­ dere die Feldmagneteinheit solcher Elektromotoren.

Elektromotoren für Anlasser enthalten im allgemeinen einen Rotor mit einer Welle, deren beide Enden je­ weils in einem Lager rotieren. Ein Magnetkreis be­ steht aus einem Paket ringförmiger Bleche, welches an der Welle angebracht ist und dessen zahlreiche Einschnitte eine Anker-Rotorwicklung aufnehmen. Die Rotorwicklung ist mit einem stirnseitigen oder axia­ len Kollektor verbunden, der an der Welle in Nähe des gewickelten Magnetkreises angebracht ist.

Der Stator, in dem sich der Rotor dreht, besteht aus einem Gestell, worin vier Polmassen zur Aufnahme einer Wicklung befestigt sind, die zumeist aus vier Spulen besteht, welche in Serie mit der Rotorwick­ lung geschaltet sind, die durch die am Kollektor schleifenden Bürsten gespeist wird.

Ein mit einem solchen Elektromotor ausgerüsteter elektrischer Anlasser ist geeignet, die Drehung des Verbrennungsmotors zum Zweck des Anlassens zu ge­ währleisten.

Dazu betätigt ein Schaltschütz einen Tauchkern durch Speisung einer Anzugswicklung. Der Tauchkern ist mit einem Ende eines Gabelhebels verbunden, der im In­ nern des Anlassers drehbeweglich angeordnet ist, und dieser Gabelhebel gewährleistet den Eingriff eines Starter-Ritzels mit einem Anlasser-Zahnkranz des Verbrennungsmotors.

Das Starter-Ritzel wird im allgemeinen vom Elektro­ motor über einen Drehzahlminderer und einen Freilauf angetrieben.

Beim Anlassen des Verbrennungsmotors beschleunigt der Benutzer, und wenn er ganz sicher ist, daß der Motor angelassen ist, unterbricht er die Stromver­ sorgung des elektrischen Anlassers. Dadurch ergibt sich eine Trennung des Starter-Ritzels vom Zahn­ kranz.

Wenn der Verbrennungsmotor angelassen ist und der Benutzer die Stromzufuhr zum Anlasser nicht unter­ bricht, rotiert der Verbrennungsmotor schneller als der Anlassermotor. Dies führt zum Auskuppeln durch den Freilauf. Von diesem Moment an dreht sich der Anlassermotor im Leerlauf, und seine Drehzahl steigt sehr schnell an, wie es beim Einsatz eines Reihen­ schlußmotors üblich ist. Dies führt trotz aller diesbezüglich getroffenen Vorsichtsmaßnahmen unter ungünstigen Einsatzbedingungen eventuell zur Zerstö­ rung des Elektromotors.

Eine Lösung, die die Ausschaltung dieser Schwierig­ keit gestattet, war Gegenstand der französischen Patentanmeldung No. 11 60 540, worin vorgeschlagen wurde, dem Elektromotor Leerlauf-Fluß (flux à vide) hinzuzufügen, indem man wenigstens eine Nebenschluß­ spule mit der Rotorwicklung des Motors parallel­ schaltet. Bei der Herstellung werden die Serienwick­ lungen zunächst am Absatz der Polmassen angeordnet, und anschließend kommt die bzw. kommen die Neben­ schlußwicklung(en) darüber.

Diese Lösung ermöglicht zwar die Hinzufügung von Leerlauf-Fluß (flux à vide) und somit die Vermeidung eines durchdrehenden Motors, setzt jedoch auch ein Gestell mit größerem Durchmesser voraus, um Neben­ schlußwicklungen hinzuzufügen, was zu einem Anlasser mit höherem Gewicht und größerem Volumen fühlt.

Die vorliegende Erfindung schlägt die Hinzufügung einer Nebenschlußwicklung zum Elektromotor vor, ohne deswegen den Durchmesser und die Länge des Gestells zu vergrößern und das Gewicht des Anlassers zu er­ höhen.

Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung eine Feldmagneteinheit für einen Elektromotor, ins­ besondere für einen Anlasser eines Kraftfahrzeug- Verbrennungsmotors, bestehend aus einem Gestell, vier gleichen Polmassen, die im Gestellinnern befe­ stigt sind, und einer Feldwicklung, bestehend aus vier Feldspulen, die jeweils um den Absatz einer der Polmassen herum angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Feldspulen eine elektromagne­ tische Bremse ist.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Feldwicklung drei Spulen, sogenannte Serienspu­ len, die für die Serienschaltung mit dem Anker des Elektromotors bestimmt sind, und eine Spule, die so­ genannte Nebenschlußspule, die für die Parallel­ schaltung mit der aus Anker und Serienspulen beste­ henden Einheit bestimmt ist.

Die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen macht besser verständlich, wie die Erfindung zu realisieren ist, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Anlasser- Elektromotors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Schaltschema eines elektrischen Anlassers, der mit dem Motor gemäß der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 3 zeigt eine entwickelte Ansicht der Feld­ spulen des Elektromotors, der Gegenstand dieser Er­ findung ist;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt IV-IV des in Fig. 1 dargestellten Anlassers;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Wickelkörpers für die Nebenschlußspule;

Fig. 6 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Anschlußschuhs für die Nebenschlußspule;

Fig. 7 ist ein Schnitt VII-VII aus Fig. 6;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines zweiten Anschlußschuhs für die Nebenschlußspule;

Fig. 9 ist ein Schnitt IX-IX aus Fig. 8.

Der Elektromotor 1 für einen elektrischen Kraftfahr­ zeug-Anlasser besteht aus einem Stufengestell 2, welches mittels eines Außenrohrs 21 realisiert ist, das an einem Ende Befestigungsösen 22 aufweist, und aus einem Innenrohr 23, welches in das Außenrohr 21 eingesetzt ist. Im Innern des Gestells 2 sind mit Hilfe von Schlauben 35 bis 38 vier gleiche Polmassen 31 bis 34 befestigt. Dazu ist das Innenrohr 23 mit vier Löchern für den Durchtritt der Schrauben 35 bis 38 versehen, und das Außenrohr 21 ist ebenfalls mit vier Löchern versehen, deren Durchmesser kleiner ist als der der im Innenrohr 23 vorhandenen Löcher, so daß sie koaxial verlaufen, wenn die beiden Rohre 21 und 23 ineinandergeschoben sind. Durch einen Tief­ ziehvorgang ist der Rand der Löcher des Außenrohrs 21 zur Innenseite der Löcher des Innenrohrs 23 ver­ formt, um eine Auflage für die Köpfe der Schrauben 35 bis 38 zu bilden.

Eine Feldwicklung besteht aus vier Feldspulen 41 bis 44, die jeweils um den Absatz einer der gleichen Polmassen 31 bis 34 herum angeordnet sind.

Ein Deckel 24 verschließt das Ende des Gestells 2 und weist an der Achse einen topfförmigen Teil 25 auf, der sich zur Aufnahme eines Lagers 26 eignet, worin eines der Enden 30 a einer Welle 30 eines Ro­ tors 3 sitzt, während das andere Ende 30 b der Welle 30 in einem zweiten, nicht dargestellten Lager ruht. Ein Rotor-Magnetkreis 39 ist an der Welle 30 ange­ ordnet und durch ein Paket ringförmiger Bleche rea­ lisiert, welches an seinem gesamten Umfang eine Vielzahl Längs-Einkerbungen besitzt, die zur Aufnah­ me der Spulen 40 dienen, welche eine Rotor-Wicklung bilden. An der Welle 30 ist ein Flansch 45 angeord­ net und hält die Köpfe der Spulen 40 an ihrem Platz und stützt sich am Rotor-Magnetkreis 39 ab.

Ein aus Isolierstoff gepreßter Kollektor 46 ist an der Welle 30 angeordnet und ruht auf der anderen Fläche des Rotor-Magnetkreises 39. Der Kollektor besitzt am gesamten Umfang eine Vielzahl von leitfä­ higen Lamellen 47, die jeweils mit einem Ende einer Spule 40 der Rotor-Wicklung verbunden sind. Vier in den Bürstenhalterungen 55, 56 untergebrachte Bürsten 51 bis 54 speisen die Rotor-Wicklung.

Das in Fig. 2 dargestellte Schaltschema zeigt die Funktionsweise eines solchen elektrischen Anlassers und den Anschluß seiner Bestandteile.

Die vier Feldspulen 41 bis 44, die die Feldwicklung bilden, umfassen drei Spulen 42, 43 und 44, die so­ genannten Serienspulen, die miteinander parallelge­ schaltet sind, und die alle drei über zwei Bürsten 51 und 53 mit dem Rotor 3 in Reihe geschaltet sind. Die vierte Feldspule 41 ist direkt zwischen dem Aus­ gang des Schaltschützes 6 und der Fahrzeugmasse an­ geschlossen. Das Schaltschütz 6 enthält eine Anzugs­ wicklung 61, eine Haltewicklung 62, einen bewegli­ chen Kern 63, der durch die Anzugswicklung 61 bewegt und durch die Haltewicklung 62 in seiner Position gehalten wird, sowie einen Kontakt 64, der durch den beweglichen Kern 63 betätigt wird. Ein manuelles Schütz 5 dient zur Betätigung des elektrischen An­ lassers.

Dazu schließt der Benutzer das manuelle Schütz 5, wodurch aus der Batterie 4 des Fahrzeuges die An­ zugswicklung 61 und der Motor 1 mit seiner Neben­ schlußwicklung 41 sowie die Haltewicklung 62 in Rei­ he gespeist werden kann. Die Anzugswicklung 61 zieht den beweglichen Kern 63 an, wodurch der Kontakt 64 geschlossen werden kann. Ist der Kontakt 64 ge­ schlossen, so werden die Wicklungen 42 bis 44 in Reihe mit dem Rotor 3 gespeist und die Nebenschluß­ wicklung wird ebenfalls versorgt. Die Anzugswicklung 61 wird kurzgeschlossen, so daß nur noch die Halte­ wicklung 62 gespeist wird, was ausreicht, um den Kontakt 64 durch Haltung des beweglichen Kerns 64 geschlossen zu halten. Nachdem der Verbrennungsmotor angelassen ist und bevor der Benutzer das manuelle Schütz 5 öffnet, läuft der Motor 1 im Leerlauf, der Strom in den Serienwicklungen 42, 43 und 44 wird sehr schwach, und damit ist auch der Fluß proportio­ nal gering, aber die Nebenschlußwicklung 41, die ständig versorgt wird, während der Motor 1 ebenfalls gespeist wird, fügt einen zusätzlichen Fluß hinzu, so daß als Folge der Motor abgebremst und eine hohe Rotordrehzahl vermieden wird, bevor der Benutzer das manuelle Schütz 5 öffnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Feldmagneteinheit zeigt eine Nebenschlußwicklung 41, bestehend aus einem Draht, der auf einen Kunststoff-Wickelkörper 57 auf­ gewickelt ist, welcher am Absatz der Polmasse 31 an­ geordnet ist und am vorderen Ende einen Vorsprung 58 aufweist, der in der Verschiebung sitzt, welche durch die vordere Fläche des Innenrohrs 23 und die Innenfläche des Außenrohrs 21 gebildet wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Feldmagneteinheit zeigt vier Spulen 41 bis 44. Die Spulen 42 bis 44 bestehen aus einer Wicklung aus mehreren Windungen eines elektrischen Leiters mit großem Querschnitt, z.B. 8 Windungen eines Leiters mit einem Querschnitt von 5,4 mm², wie an den Enden 42 a bis 44 a und 42 b bis 44 b zu sehen ist, und die über stabförmige Leiter 48 und 49 miteinander parallelgeschaltet sind. Zwei Bürsten 51 und 53 sind direkt an den Stab 48 ange­ schlossen und ermöglichen eine Serienschaltung der drei Spulen 42 bis 44 mit dem Anker 3 des Elektromo­ tors 1. Die Spulen 42 bis 44 weisen jeweils eine Mittelöffnung 42 c bis 44 c auf, wodurch sie an den Polmassen 32 bis 34 angeordnet werden können, wobei die genannten Öffnungen 42 c bis 44 c im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen wie der Absatz der genannten Polmassen 32 bis 34.

Die vierte Spule 41, bei der es sich um die Neben­ schlußspule handelt und die beispielsweise aus einer Wicklung von 180 Windungen zu 0,5 mm² besteht, ist, wie im Schema aus Fig. 2 dargestellt, mit der Serieneinheit parallelgeschaltet, die aus den drei Spulen 42 bis 44 besteht, welche untereinander und mit dem Anker 3 parallelgeschaltet sind. Dazu weist der Kunststoff-Wickelkörper 57 einen Vorsprung 58 auf, der sich zur Aufnahme von zwei Anschlußschuhen 7 und 8 eignet, woran die Enden 41 a und 41 b des Drahts angeschlossen sind, der die Nebenschlußwick­ lung 41 bildet. Der vorgeformte Stab 49 setzt sich in Richtung auf den Schuh 7 fort, um so eine elek­ trische Velbindung zu ermöglichen, während der Schuh 8 für den Anschluß eines Drahts 80 geeignet ist, der die Verbindung des Endes 41 b des Drahts der Neben­ schlußwicklung 41 mit Masse ermöglicht. Man wird be­ merken, daß die Mittelöffnung 41 c des Kunststoff- Wickelkörpers 57 die gleiche ist wie die Mittelöff­ nungen 42 c bis 44 c der drei Serienspulen 42 bis 44, und zwar, um eine Positionierung an einer Polmasse 31 zu ermöglichen, die genau den Polmassen 32 bis 34 entspricht, woran die Serienwicklungen 42 bis 44 po­ sitioniert werden.

Fig. 4 zeigt die Feldmagneteinheit im Innern des Gestells 2 des Elektromotors 1. Der Vorsprung 58 an der Außenwand 59 des Kunststoff-Wickelkörpers 57 weist zwei Schächte 71 und 81 auf, die die Anschluß­ schuhe 7 und 8 aufnehmen. Die Schächte 71 und 81 liegen in dem freien Raum, der durch den Unterschied im Durchmesser zwischen dem Innenrohr 23 und dem Außenrohr 21 entsteht, die das Stufengestell 2 bil­ den, und zwar, um zu verhindern, daß der für den Ro­ tor 3 erforderliche Raum in der Mitte verschlossen wird.

Die Anschlußschuhe 7 und 8 sind in den Fig. 5 bis 9 dargestellt und mit Hilfe eines Zuschnitts aus ausgeschnittenem und gefalztem Blech realisiert. Jeder dieser Schuhe ist mit einem Fuß 72 und 82 ver­ sehen, woran seitlich Klemmen 72 a und 82 a vorgesehen sind. Die Füße 72 und 82 eignen sich zur Einführung in das Innere der Schächte 71 und 81, die am Vor­ sprung 58 des Wickelkörpers 57 eingepreßt sind (Fig. 5) und die dort mit Hilfe der genannten Klemmen 72 a und 82 a festgehalten werden.

Der Anschlußschuh 7 ist mit einer Verschiebung 73 versehen, die sich zur Aufnahme des Endes des Lei­ ters 49 für den Anschluß der Serienspulen 42 bis 44 eignet, um daran angeschweißt zu werden. Eine Lasche 74 ist ebenfalls am Anschlußschuh 7 vorgesehen, um daran das Ende 41 a des Drahtes anklemmen zu können, der die Nebenschlußwicklung 41 bildet. Der Schuh 8 besitzt ebenfalls eine Lasche 84, um daran das Ende 41 b des Drahtes anklemmen zu können, der die Neben­ schlußwicklung 41 bildet, und zwei Falzungen 83 und 85 von teilweise kreisförmigem Querschnitt, wobei die erste Falzung 83 zur Herstellung eines elektri­ schen Klemmkontakts mit der Seele des Drahts 80 ge­ eignet ist, um das Ende 41 b an Masse legen zu kön­ nen, und wobei die zweite Falzung 85 geeignet ist, am Isolator des Drahtes 80 eingeklemmt zu werden, um diesen an seinem Platz zu halten.

Claims (9)

1. Feldmagneteinheit für Elektromotor (1), insbeson­ dere für den Anlasser eines Kraftfahrzeug-Verbren­ nungsmotors, bestehend aus einem Gestell (2), vier gleichen Polmassen (31 bis 34), die im Innern des Gestells (2) befestigt sind, und einer Feldwicklung, bestehend aus vier Feldspulen (41 bis 44), die je­ weils um den Absatz einer der Polmassen (31 bis 34) herum angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Feldspulen (41) eine elektromagnetische Bremse ist.

2. Feldmagneteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung drei Spulen (42 bis 44), die sogenannten Serienspu­ len, enthält, die für die Serienschaltung mit dem Anker (3) des Elektromotors (1) bestimmt sind, und eine Spule (41), die sogenannte Nebenschlußspule, die für die Parallelschaltung an der aus Anker (3) und Serienspulen (42 bis 44) bestehenden Einheit bestimmt ist.

3. Feldmagneteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschluß­ spule (41) aus einem Kunststoff-Wickelkörper (57) besteht, der den Absatz der betreffenden Polmasse (31) umgibt und worauf eine Drahtwicklung (41) ange­ ordnet ist.

4. Feldmagneteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff- Wickelkörper (57) am vorderen Ende einen Vorsprung (58) besitzt, der zur Aufnahme einer Anschlußvor­ richtung für die Drahtwicklung (41) geeignet ist.

5. Feldmagneteinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (58) die Außenbacke (59) des Wickelkörpers (57) in axialer Richtung des Elektromotors (1) verlängert.

6. Feldmagneteinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußvor­ richtung für die Drahtwicklung (41) aus zwei Metall­ schuhen (7 und 8) besteht, die am Vorsprung (58) be­ festigt sind und woran jeweils eines der Enden (41 a und 41 b) der Drahtwicklung (41) angeschlossen ist.

7. Feldmagneteinheit nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schuhe (7, 8) in Schächten (71, 81) verankert werden können, die am Vorsprung (58) des Wickelkör­ pers (57) vorgesehen sind.

8. Feldmagneteinheit nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte (71, 81) aus einem Stück mit der Außen­ wand (59) des Vorsprungs (58) bestehen.

9. Feldmagneteinheit nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte (71, 81) am Vorsprung (58) so ange­ ordnet sind, daß sie in dem freien Raum liegen, der durch den Unterschied der Innendurchmesser des Stu­ fengestells (2) des Elektromotors (1) entsteht.