WO2010015240A2 - Kommutatormotor in gleichstromausführung und antiblockierbremsvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a DC-motor commutator motor for a drive device.
- the present invention further relates to an anti-lock brake device.
- Such commutator motors are well known and are used in drive devices of motor vehicles, such as in adjusting drives and the like. Among other things, an accurate detection of the speed of the engine is required.
- Fig. 1 shows a schematic plan view of such a known commutator motor.
- a stator 1 are stator poles 2, 3, arranged here as a permanent magnet with north and south poles N, S, around an armature rotor 4 around.
- the armature rotor 4 is rotatably mounted on an armature shaft 7 and has a plurality of armature teeth 5, which are spaced apart by rotor grooves 9.
- armature teeth 5 and in the rotor grooves 9 distributed windings 8 are provided, the ends of which are connected to fins L of a commutator 6.
- two or more brushes 10 are provided for energizing the commutator 6 are provided.
- the present invention is therefore based on the object of specifying an improved commutator motor.
- this object is achieved by a commutator motor having the features of patent claim 1 and / or by an anti-lock braking device.
- a commutator motor in a DC version for a drive device, in particular in a motor vehicle, with a stator having a plurality of stator poles, with an armature rotor having a plurality of armature teeth, which are arranged on the circumference of the armature rotor with intervening rotor grooves
- a stator having a plurality of stator poles
- an armature rotor having a plurality of armature teeth, which are arranged on the circumference of the armature rotor with intervening rotor grooves
- one end of a single tooth winding is in each case connected to a lamella of the commutator, wherein in each case a number of lamellae are interconnected by bridges, and wherein the number of lamellae is a multiple the stator poles and a multiple of the number of pole pairs of the stator poles is.
- the number of armature teeth is greater than the number of stator poles.
- the commutator motor has six stator poles and eight armature teeth.
- the number of lamellae is preferably 24. This comparatively high number of lamellae preferably has the effect that a very high resolution for accurate speed detection can be realized.
- the commutator motor has only two brushes, whereby the total number of required individual parts is kept small.
- the commutator motor can also have more than two brushes.
- Another advantage is that the single-tooth windings and the bridges are formed from a continuous winding wire. For this purpose, it is possible with a corresponding, optimized winding scheme to reduce the production times, in particular using a machine winding method and a corresponding winding machine.
- At least two of the single-tooth windings have a winding sense opposite to the other single-tooth windings and thus a different winding direction.
- stator poles of the commutator are preferred Perma ⁇ nentmagnete, but other techniques for Erregerpo- Ie can be used, such as corresponding coils.
- the described commutator motor is preferred for the drive device of a motor vehicle
- Anti-lock braking device suitable. Conceivable, however, are other applications with other drive devices.
- Fig. 1 is a schematic plan view of a known commutator motor
- Fig. 2 is a schematic plan view of a commutator motor according to the invention for illustrating a preferred embodiment
- FIG. 3 shows a preferred winding diagram of the commutator motor according to the invention from FIG. 2;
- FIG. 4 shows the winding diagram from FIG. 3 in an embodiment shown for a mechanical winding method.
- FIG. 2 shows a schematic plan view of a commutator motor for illustrating a preferred embodiment of the invention.
- This commutator can z. B. in DC version particularly suitable for use in a tiblockier anti-lock braking device of a motor vehicle, in which an exact speed detection is required, for example, an idle speed of the commutator 4500 min "1 .
- the commutator motor has a stator 1 with six poles 2, 3, preferably permanent magnets N, S.
- the armature rotor 4 has eight armature teeth 5, each with a single-tooth winding 8 ⁇ .
- the commutator 6 has twenty-four fins L1 ... L24.
- the number (twenty-four) of the fins L is a multiple of the pole pair number (three) of the stator poles 2, 3 and also a multiple of the number of stator poles 2, 3 (six). Also, the number twenty-four is a multiple of the anchor teeth 5 (eight).
- the armature teeth 5 are each designated by zl ... z8 and the associated single-tooth coils 8 ⁇ each with wl ... w8.
- Fig. 3 shows the connection of the ends of the single-tooth coils 8 y with the slats L in a winding scheme.
- stator 1 with the stator poles 2, 3 and the fins L are shown in unwound representation.
- the individual lamellae are designated L1 ... L24.
- the two brushes 10 are shown schematically here.
- the first end of the winding wl is ver ⁇ connected with the lamination Ll, wherein the second end of the winding wl with the slat Ie L2 is connected.
- the first end of the winding w4 is connected, the second end of which lies with the second end of winding w3 on lamination L3.
- the first end of winding w3 is connected to the first end of winding w2 at lamination L4.
- the other end of winding w2 is connected to lamination L5 together with the first end of winding w5, with the second end of winding w5 and the first end of winding w8 at lamination L6.
- the second end of winding w8 is connected to the second end of winding w7 at lamination L7.
- the first end of winding w8 and the first end of winding w ⁇ are connected together with lamination L8.
- the second end of winding w ⁇ is connected to lamination L9.
- the windings w3 and w7 have an opposite winding sense to the other windings w1 ... w2, w4 ... w6 and w8.
- three lamellae are connected to one another via respective bridges 11. These are in each case the following lamella groups containing in each case three lamellae:
- FIG. 4 The winding diagram of Fig. 3 is illustrated in Fig. 4 in an embodiment for a machine winding.
- the armature teeth 5 with their names zl ... z8 and the single-tooth windings 8 ⁇ are shown together with their names wl ... w8.
- a winding wire 12 begins, for example, on lamella 1 of the commutator 6, is then as single tooth winding wl to anchor tooth zl wound, further connected to lamella LlO, in which case the winding wire 12 is first performed as a bridge 11 of lamella L10 to lamella L18 and then further as a bridge 11 of lamella L18 to lamella L2 is connected. From there, the guidance of the winding wire 12 continues in a corresponding manner to form the winding w4 of the armature tooth z4 and back to the blade LIl for further bridging after lamination L19 and lamination L3.
- the further guidance and laying of the winding wire 12 runs according to the connection diagram shown in FIG. 3 and will not be further explained as it can be seen by the above, FIGS. 3 and 4.
- each other slats are connected to each other as shown via corresponding bridges.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, 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 Einzelzahnwicklung vorgesehen ist, mit einem Kommutator wobei jeweils ein Ende einer Einzelzahnwicklung jeweils mit einer Lamelle des Kommutators verbunden ist, wobei jeweils eine Anzahl von Lamellen durch Brücken untereinander verbunden sind, und wobei die Anzahl der Lamellen ein Vielfaches der Statorpole und ein Vielfaches der Polpaarzahl der Statorpole beträgt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Antiblockierbremsvorrichtung.
Description
Beschreibung
Kommutatormotor in Gleichstromausführung und Antiblockier- bremsVorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Antiblockierbrems- vorrichtung.
Solche Kommutatormotoren sind allgemein bekannt und werden in Antriebseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel in Verstellantrieben und dergleichen, eingesetzt. Hierbei ist unter anderem eine genaue Erkennung der Drehzahl des Motors erforderlich.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen solchen bekannten Kommutatormotor. In einem Stator 1 sind Statorpole 2, 3, hier als Permanentmagneten mit Nord- und Südpolen N, S, um einen Ankerläufer 4 herum angeordnet. 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 verteilte Wicklungen 8 vorgesehen, deren Enden mit Lamellen L eines Kommutators 6 verbunden sind. Zur Bestromung des Kommutators 6 sind zwei oder auch mehr Bürsten 10 vorgesehen.
Für den Einsatzfall einer Drehzahlerkennung ist eine mög- liehst hohe Auflösung mittels einer Vielzahl von zum Beispiel vierundzwanzig Lamellen des Kommutators gefordert. Die erhöhten Anforderungen der Einsatzbedingungen in einem Kraftfahrzeug insbesondere in Bezug auf ein möglichst geringes Bauvolumen, niedriges Gewicht, kleiner Zahl von Einzel- teilen und gleichzeitig hoher Wirkungsgrad resultieren in der stets vorhandenen Forderung, einen verbesserten Kommutatormotor bereitzustellen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen dahingehend verbesserten Kommutatormotor anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Kommutatormotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Antiblockierbremsvorrichtung gelöst.
Demgemäß ist ein Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorgesehen, mit einem Stator, der mehrere Statorpole aufweist, mit einem Ankerläufer, der mehrere Ankerzähne aufweist, die am Umfang des Ankerläufers mit dazwischen lie- genden Läufernuten angeordnet sind, wobei jeweils auf einem Ankerzahn eine Einzelzahnwicklung vorgesehen ist, mit einem Kommutator, wobei jeweils ein Ende einer Einzelzahnwicklung jeweils mit einer Lamelle des Kommutators verbunden ist, wobei jeweils eine Anzahl von Lamellen durch Brücken unterein- ander verbunden sind, und wobei die Anzahl der Lamellen ein Vielfaches der Statorpole und ein Vielfaches der Polpaarzahl der Statorpole beträgt.
Durch einen solchen Kommutatormotor mit Einzelzahnwicklungen ist es nunmehr möglich, bei gleichzeitig hoher Anzahl von
Kommutatorlamellen das Gewicht (insbesondere das hier benötige Kupfermaterial) und den Bauraum (insbesondere für den Wickelkopf) gegenüber bekannten Lösungen signifikant zu verringern, wobei gleichzeitig die geforderte Leistung und Drehzahl aufrecht erhalten bleiben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anzahl der Ankerzähne größer als die Anzahl der Statorpole. In einer beson-
ders bevorzugten Ausführung weist der Kommutatormotor sechs Statorpole und acht Ankerzähne auf. Die Anzahl der Lamellen beträgt dabei vorzugsweise 24. Diese vergleichsweise hohe Anzahl von Lamellen hat vorzugsweise den Effekt, dass eine sehr hohe Auflösung für eine exakte Drehzahlerkennung realisierbar ist.
Mittels Brücken sind in einer bevorzugten Ausführung jeweils drei Lamellen verbunden. Gleichzeitig weist der Kommutator- motor in einer weiter bevorzugten Ausführungsform lediglich zwei Bürsten auf, wodurch die gesamte Anzahl der benötigten Einzelteile gering gehalten wird. Der Kommutatormotor kann aber auch mehr als zwei Bürsten aufweisen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Einzelzahnwicklungen und die Brücken aus einem durchgehenden Wicklungsdraht gebildet sind. Dazu ist es mit einem entsprechend, optimierten Wickelschema möglich, die Fertigungszeiten zu reduzieren, insbesondere unter Verwendung eines maschinellen Wickelverfahren sowie einer entsprechenden Wickelmaschine.
Durch die Einzelzahnwicklungen wird im Vergleich zu bekannten Lösungen einerseits eine Einsparung des benötigten Kupfermaterials und andererseits eine Reduzierung in der Bau- länge des gesamten Motors erreicht.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass zumindest zwei der Einzelzahnwicklungen einen zu den anderen Einzelzahnwicklungen entgegengesetzten Wicklungssinn und damit ei- ne andere Wicklungsrichtung aufweisen. Dadurch wird vorteilhaft die Fertigung mit nur einem Draht, was für eine maschinelle Fertigung essentiell ist, nicht beeinträchtigt. Vielmehr lässt sich sogar der Wirkungsgrad des Motors verbessern.
Die Statorpole des Kommutatormotors sind bevorzugt Perma¬ nentmagnete, wobei aber auch andere Techniken für Erregerpo-
Ie benutzt werden können, wie zum Beispiel entsprechende Spulen.
Der beschriebene Kommutatormotor ist bevorzugt für die An- triebseinrichtung einer Kraftfahrzeug-
Antiblockierbremsvorrichtung geeignet. Denkbar sind aber auch andere Anwendungen bei anderen Antriebseinrichtungen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise miteinander kombinieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungs- beispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen bekannten Kommutatormotor;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kommutatormotor zur Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ein bevorzugtes Wickelschema des erfindungsgemä- ßen Kommutatormotors aus Fig. 2;
Fig. 4 das Wickelschema aus Fig. 3 in einer für ein maschinelles Wicklungsverfahren dargestellten Ausführung.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der Grundaufbau eines bekannten Kommutatormotors wurde bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben und wird daher hier nicht weiter erläutert.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Kommuta- tormotor zur Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieser Kommutatormotor kann z. B. in Gleichstromausführung besonders für den Einsatz in einer An- tiblockier-Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs geeignet sein, bei der eine exakte Drehzahlerkennung erforderlich ist, wobei zum Beispiel eine Leerlaufdrehzahl des Kommutatormotors 4500 min"1 beträgt.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel 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 Einzelzahnwicklung 8λ. Der Kommutator 6 weist vierundzwanzig Lamellen L1...L24 auf.
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) .
Die Ankerzähne 5 sind jeweils mit zl...z8 und die zugehörigen Einzelzahnwicklungen 8Λ jeweils mit wl...w8 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Verbindung der Enden der Einzelzahnwicklungen 8y mit den Lamellen L in einem Wickelschema. In Fig. 3 sind Stator 1 mit den Statorpolen 2, 3 und die Lamellen L in abgewickelter Darstellung gezeigt. Hierbei sind die Einzel- lamellen mit L1...L24 bezeichnet. Die beiden Bürsten 10 sind hier schematisch dargestellt.
Das erste Ende der Wicklung wl ist mit der Lamelle Ll ver¬ bunden, wobei das zweite Ende der Wicklung wl mit der Lamel- Ie L2 verbunden ist. An der Lamelle 2 ist das erste Ende der Wicklung w4 angeschlossen, deren zweites Ende mit dem zweiten Ende von Wicklung w3 an Lamelle L3 liegt. Das erste Ende
von Wicklung w3 ist mit dem ersten Ende von Wicklung w2 an Lamelle L4 verbunden. Das andere Ende von Wicklung w2 ist zusammen mit dem ersten Ende von Wicklung w5 an Lamelle L5 angeschlossen, wobei das zweite Ende von Wicklung w5 und das erste Ende von Wicklung w8 an Lamelle L6 liegen. Das zweite Ende von Wicklung w8 ist mit dem zweiten Ende der Wicklung w7 an Lamelle L7 angeschlossen. Das erste Ende von Wicklung w8 und das erste Ende von Wicklung wβ sind zusammen mit Lamelle L8 verbunden. Schließlich ist das zweite Ende von Wicklung wβ an Lamelle L9 angeschlossen.
Die Wicklungen w3 und w7 weisen einen entgegengesetzten Wicklungssinn zu den übrigen Wicklungen wl...w2, w4...w6 und w8 auf.
In dem in Fig. 3 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; L5-L13-L21;
L6-L14-L22;
L7-L15-L23;
L8-L16-L24.
Das Wickelschema aus Fig. 3 ist in Fig. 4 in einer Ausführung für eine maschinelle Wicklung illustriert. Hierbei sind die Ankerzähne 5 mit ihren Bezeichnungen zl...z8 und die Einzelzahnwicklungen 8λ mit ihren Bezeichnungen wl...w8 zusammen gezeigt.
Ein Wicklungsdraht 12 beginnt zum Beispiel an Lamelle 1 des Kommutators 6, wird dann als Einzelzahnwicklung wl um Anker-
zahn zl gewickelt, weiter an Lamelle LlO angeschlossen, wobei dann der Wicklungsdraht 12 zunächst als Brücke 11 von Lamelle LlO zur Lamelle L18 geführt wird und daraufhin weiter als Brücke 11 von Lamelle L18 an Lamelle L2 angeschlos- sen wird. Von dort geht die Führung des Wicklungsdrahts 12 in entsprechender Weise weiter zur Bildung der Wicklung w4 des Ankerzahns z4 und wieder an die Lamelle LIl zur weiteren Brückung nach Lamelle L19 und Lamelle L3. Die weitere Führung und Verlegung des Wicklungsdrahtes 12 verläuft nach dem in Fig. 3 dargestellten Anschlussschema und soll nicht weiter erläutert werden, da sie durch das Obige, Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich ist.
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.
Insbesondere wäre auch denkbar, wenn z.B. jeweils andere Lamellen als die gezeigten über entsprechende Brücken miteinander verbunden sind.
Auch die Verwendung lediglich zweier Bürsten ist zwar vor- teilhaft, jedoch nicht notwendig. Vielmehr können auch eine größere Anzahl an Bürsten, beispielsweise 3, 4 oder sogar mehr, verwendet werden.
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.
Bezugs zeichenliste
1 Stator
2, 3 Statorpol
4 Ankerläufer
5 Ankerzahn
6 Kommutator
7 Ankerwelle
8 Wicklung
8' Einzelzahnwicklung
9 Läufernut
10 Bürste
11 Brücken
12 Wicklungsdraht
L Lamelle
N Nordpol
S Südpol wl...8 Wicklung zl...8 Zahn
Claims
1. Kommutatormotor in Gleichstromausführung für eine Antriebseinrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
mit einem Stator (1), der mehrere Statorpole (2, 3) aufweist,
mit einem Ankerläufer (4), der mehrere Ankerzahne (5) auf- weist, die am Umfang des Ankerläufers (4) mit dazwischen liegenden Läufernuten (9) angeordnet sind, wobei auf einem Ankerzahn (5) jeweils eine Einzelzahnwicklung (8' ) vorgesehen ist,
mit einem Kommutator (6), wobei jeweils ein Ende einer Einzelzahnwicklung (8' ) jeweils mit einer Lamelle (L) des Kommutators (6) verbunden ist,
- wobei jeweils eine Anzahl von Lamellen (L) durch Brücken (11) untereinander verbunden sind,
- wobei die Anzahl der Lamellen (L) ein Vielfaches der Statorpole (2, 3) und ein Vielfaches der Polpaarzahl der Statorpole (2, 3) beträgt,
- wobei die Anzahl der Ankerzahne (5) größer als eine Anzahl der Statorpole (2, 3) ist und acht beträgt,
- wobei die Anzahl der Statorpole sechs beträgt, wobei die Anzahl der Lamellen vierundzwanzig beträgt und jeweils drei Lamellen (L) durch eine Brücke (11) miteinander verbunden sind, - wobei der Kommutatormotor zumindest zwei und vorzugsweise genau zwei Bürsten (10) aufweist, und
- wobei die Einzelzahnwicklungen (8') und die Brücken (11) aus einem durchgehenden Wicklungsdraht (12) gebildet sind.
2 . Kommutatormotor nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest zwei der Einzelzahnwicklungen (8' ) einen zu den anderen Einzelzahnwicklungen (8') entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.
3. Koπunutatormotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch ge kennze ichnet , dass die Statorpole (2, 3) Permanentmagneten sind.
4. Antiblockierbremsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, welches einen Kommutatormotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.
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