DE19929590A1 - Elektrische Handwerkzeugmaschine - Google Patents
Elektrische HandwerkzeugmaschineInfo
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Abstract
Eine elektrische Handwerkzeugmaschine, insbesondere Handschrauber (10), mit einem Gehäuse (12), das einen Motor (20) mit einem Anker (22), insbesondere für Gleichstrombetrieb, aufnimmt, wobei der Anker (22) außen Nuten (30) mit Nutflanken (35) zur Aufnahme einer Ankerwicklung (26) aus Wicklungsdraht (33) aufweist und wobei am Anker (22) ein Lüfter (34) mit Vorsprüngen (40) in die Nuten (30) eingreifend befestigt ist, ist dadurch laufruhiger, robuster, von längerer Lebensdauer und darüber hinaus kostengünstiger herstellbar, daß sich die Vorsprünge (40) radial innen an den in den Nuten (30) verlaufenden Wicklungsdrähten (37) der Ankerwicklung (26) abstützen und als Nutkeile dienen.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Handwerkzeugmaschine gemäß der Gattung des Anspruchs 1.
Es sind gattungsgemäße Handwerkzeugmaschinen bekannt, deren
mit Gleichstrom betreibbarer Motor mit einem Anker versehen
ist, der ein Lüfterrad trägt. Dieses greift in die äußeren
längsverlaufenden Nuten des Ankers mit kurzen, stummelarti
gen Vorsprüngen ein und ist darüberhinaus mit dem Anker ver
klebt.
Dabei dienen die Vorsprünge nur der drehsicheren Befestigung
des Lüfterrades am Anker und die Ankerwicklung muß durch ge
sonderte Mittel in der Nut des Ankers lagegesichert werden.
Dies geschieht üblicherweise durch Einschieben gesonderter
Nutkeile und/oder durch Einträufeln von Kunstharzen. Diese
verfestigen sich und halten damit die Ankerwicklung gegen
radiales Austreten in den Nuten fest.
Die hohen Temperaturen beim Betreiben von, insbesondere ak
kumulatorbetriebenen, Elektromotoren, führen zu großer Län
gendehnung der Wicklungsdrähte und dadurch bei ungenügender
radialer Sicherung zu störenden Unwuchtänderungen, hohen Vi
brationen und Lagerabnutzung. Außerdem wird durch die hohe
Temperatur an Elektromotoren die durch Träufeln aufgebrachte
Kunstharzschicht verhältnismäßig schnell brüchig und ver
liert ihre die Wicklung sichernde Wirkung.
Derartige Lüfterräder bzw. gesonderte Nutverschlüsse sind
bekannt durch die EP 536 162 und 261 306 sowie durch
US 2,319,194.
Die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vor
teil, daß ein Lüfter so am Anker eines Elektromotors befe
stigt wird, daß er dabei - wie mit Nutkeilen üblich - die
Wicklung in den Ankernuten radial so beaufschlagt, daß sie
nach innen gedrückt wird und ihre Lage nicht mehr verändern
kann. Dadurch ist die Laufruhe des Elektromotors auch nach
langer und harter Nutzung sehr hoch, weil die einmal vorge
nommene Auswuchtung unverändert erhalten bleibt und nicht
durch Lageänderungen der Wicklung verändert wird.
Außerdem erhält der Anker durch das radiale nach innen Pres
sen der Wicklungsdrähte ein spürbar kleineres Massenträg
heitsmoment, so daß das Werkzeug der Handwerkzeugmaschine
nach Einschalten des Motors höher beschleunigt bzw. nach Ab
schalten des Motors schneller zum Stillstand kommt.
Dadurch, daß der Lüfter aus einem Grundkörper besteht, der
ringförmig und weniger dick als breit, d. h. flach ausgestal
tet ist, wobei die Lüfterblätter axial aus den Flachseiten
austreten, ist der Lüfter spritztechnisch besonders einfach
und kostengünstig herstellbar, weil sich die Gießformen ver
einfachen.
Auch dadurch, daß die als Ankernutkeil dienenden Vorsprünge
am ringartigen Grundkörper achsparallel und im gleichen Win
kelabstand wie die Nuten des Ankers angeordnet sind, ist das
Lüfterrad einfach herstellbar und leicht am Anker montier
bar.
Dadurch, daß die Lüfterblätter radial außen und innen über
den ringartigen Grundkörper hinausstehen und dabei den
Grundkörper axial hinter dessen Stirnseite durchdringen, hat
der Lüfter in Strömungsrichtung einen geringen Querschnitt
und hat einen geringen Strömungswiderstand. Dies erhöht die
Kühlleistung am Anker.
Dadurch, daß die Lüfterblätter eben und eckig, insbesonders
viereckig sind, sind sie besonders einfach herstellbar bzw.
die Kosten des Lüfterrads sind dadurch besonders günstig.
Dadurch, daß die dem Grundkörper zugewandte radiale Innen
kante der Lüfterblätter radial nach innen und nach vorn
schräg verläuft, ist ein günstiger Axialabstand der Lüfter
blattinnenkanten gegenüber dem Anker bzw. gegenüber der An
kerwicklung geschaffen. Dies verbessert den Lüftungs- und
Kühlungseffekt am Motor.
Dadurch, daß die Vorsprünge des Lüfterrades mindestens halb
so lang sind wie die Ankernuten, ist der radiale Abstüt
zungs- bzw. Niederhaltungseffekt gegenüber der Ankerwicklung
in den Ankernuten an der beim Betrieb am höchsten gefährde
ten Stelle, wie mit Nutkeilen, am wirksamsten, weil in der
Mitte des Ankers die zentrifugalkraftbedingte Auslenkung der
Wicklung in Folge der hohen Drehzahlen, insbesondere bei
großer Erwärmung am größten ist. Dabei sind die Vorsprünge
jedoch kürzer als üblicherweise die bekannten Nutkeile, die
sich jeweils über nahezu die gesamte Länge der Ankernut er
strecken.
Dadurch, daß der Anker an beiden Stirnseiten ein Lüfterrad
trägt, deren axialen Vorsprünge die Ankerwicklung radial
nach innen halten, ist eine weiter verbesserte Kühlung mit
einer sich über die gesamte Länge der Ankernut erstreckenden
radialen Arretierung der Ankerwicklung kombiniert.
Nachfolgend ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei
spiels mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Handwerk
zeugmaschine,
Fig. 2 eine räumliche Darstellung des Motors der Handwerk
zeugmaschine,
Fig. 3 eine räumliche Ansicht des Rotors der Handwerkzeugma
schine gemäß Fig. 1,
Fig. 4 einen Teillängsschnitt des erfindungsgemäßen Rotors,
Fig. 5 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Lüfterrades,
Fig. 6 eine Hinteransicht des erfindungsgemäßen Lüfterrades,
Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt der Hinteransicht des
Lüfterrades im Bereich der axialen Vorsprünge,
Fig. 8 eine Ansicht des Querschnitts des Ankers im Bereich
der Ankernut mit eingeschobenem Vorsprung des Lüfters und
Fig. 9 ein einzelnes Ankerblech des erfindungsgemäßen Ro
tors.
Die in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Handwerkzeugmaschine
10 ist als Akku-Handschrauber ausgestaltet. Dessen Gehäuse
11 weist im unteren Bereich einen pistolenartigen Handgriff
12 mit einer Drucktaste 13 zum Ein- und Ausschalten eines
elektrischen Schalters 14. Dieser ist über Elektroleitungen
15 und eine Elektrosteckkupplung 16 mit einem Akku 19 lösbar
verbindbar.
Vorn aus dem Gehäuse 11 der Handwerkzeugmaschine 10 tritt
ein Spannfutter 18 zur drehfest arretierbaren Aufnahme von
Schrauberbits bzw. Bohrern.
Der Schalter 14 ist über elektrische Steckkontakte 17 mit
einem Gleichspannungsantriebsmotor 20 verbunden. Dessen
Drehbewegung wird von der Ankerwelle 24 des Antriebsmotors
20 über ein Ritzel 23 einer Ankerwelle 24 auf ein Zahnradge
triebe 25 bzw. auf die Abtriebswelle 180 und damit auf das
Spannfutter 18 übertragen.
Fig. 2 zeigt den Antriebsmotor 20 als Einzelheit, wobei des
sen gesondertes Motorgehäuse 29, insbesondere in Blech-Bör
deltechnik gefertigt, deutlich wird, das einen nicht näher
bezeichneten, aus Permanentmagneten bestehenden Stator un
mittelbar umgreift und das an seinen Stirnseiten die Lager
stellen 31 der Ankerwelle 24 des Ankers 22 aufnimmt.
Im in Betrachtungsrichtung links vorderen Bereich des An
triebsmotors 20 sind die Kanten von Lüfterblättern 38 des
Lüfters 34 erkennbar, die einen kräftigen Luftdurchzug beim
Betrieb des Antriebsmotors 20 bewirken und damit den Stator
und den Anker 22 kühlen.
Elektrische Steckkontakte 17 ragen axial über das Gehäuse 11
des Antriebsmotors 20 hinaus, denen die Elektroleitungen 15
zugeordnet sind (Fig. 1).
Fig. 3 zeigt eine räumliche Ansicht des Ankers 22 von hin
ten, wobei an dessen Stirnseite der hintere Wickelkopf 27
durch die Ankerwicklung 26 gebildet wird, die von den jewei
ligen Ankernuten 30 in gegenüberliegende Ankernuten 30 tre
ten. Deutlich erkennbar sind die Ankerwelle 24, die durch
fünf Ankernuten 30 definierten fünf Ankerblechpaketsegmente
28, das Lüfterrad 34 und dessen Grundkörper 36, der die Lüf
terblätter 38 sowie zwei der insgesamt fünf in die Ankernu
ten 30 eingepaßten als Nutkeil dienende Lüfterarme 40 trägt.
Fig. 4 zeigt einen Teillängsschnitt des Ankers 22, wobei
deutlich wird, daß dessen Ankerwelle 24 ein glattes, durch
gehendes zylindrisches Teil ist. Dabei wird der Verlauf der
Ankerwicklung 26, die Form der Wickelköpfe 27 an beiden En
den des Ankers 22 im Ein/Austrittsbereich der Ankernuten 30
an den Ankerblechsegmenten 28 deutlich. Über die vorherigen
Darstellungen hinaus ist erkennbar, daß ein Kommutator 32
elektrisch mit der Ankerwicklung 26 verbunden ist und zur
Ankerwelle 24 einen konzentrischen, aufgepreßten Zylinder
bildet. Dabei bildet nur der radial äußere Bereich aus Kup
fer einen metallisch leitenden Teil, der sich auf einem iso
lierenden, buchsenartigen Zwischenteil aus Kunststoff ab
stützt bzw. diesen umgreift, der seinerseits das Ende der
Ankerwelle 24 umgreift.
Deutlich wird auch der nutkeilartige Eingriff der Lüfterarme
40 in die Ankernuten 30 und deren bündiger Übergang in den
Grundkörper 36. Außerdem ist die rechteckige Ausgestaltung
der Lüfterblätter 38 sichtbar, die den Grundkörper 36 radial
innen und außen überragen und die dem Wickelkopf 27 zuge
wandte Schräge 37.
Aus dem in Betrachtungsrichtung unteren rechten Abschnitt des
Ankers 22 ist die Ausgestaltung des Grundkörpers 36 als
breiter flacher Ring und darüber hinaus erkennbar, daß sich
der Lüfterarm 40 radial innen an der Ankerwicklung 26 ab
stützt und diese radial nach innen drückt.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt des Lüfterrades 34, wobei
wiederum dessen Grundkörper 36, die viereckig, zum Teil tra
pezförmige Gestalt der Lüfterblätter 38 und die im Quer
schnitt prismatische, mit mehreren Kanten versehene Gestalt
des Lüfterarms 40 deutlich wird.
Fig. 6 zeigt die Hinteransicht des Lüfterrads 34 auf die En
den der Lüfterarme 40 und auf die hintere Stirnseite des
Grundkörpers 36 bzw. der Lüfterblätter 38.
Fig. 7 zeigt eine Vergrößerung der Hinteransicht des Grund
körpers 36 des Lüfterrades 34 gemäß Fig. 6 im Bereich des
Lüfterarms 40. Dabei wird die im Querschnitt schwalben
schwanzartige Ausgestaltung des Lüfterarms 40 deutlich.
Durch dessen prismatische Gestalt verkeilt sich der Lüfter
arm 80 radial außen an den Nutflanken 35 der Ankernuten 30
und radial innen an der Ankerwicklung der Ankernuten 30, so
daß er nicht radial nach außen treten kann und damit unver
lierbar befestigt ist.
Mit seinen im Querschnitt unten V-förmigen, radial nach in
nen ragenden Innenflächen stützt sich jeder Lüfterarm 40 ge
gen die in Fig. 8 nicht mit dargestellte Ankerwicklung und
sitzt dadurch spielfrei auf Pressung in den Ankernuten 30.
In Fig. 8 ist über die zuvor beschriebenen Merkmale gezeigt,
daß eine zum Lüfterarm 40 verlaufende, schlitzartige Einprä
gung 39 in die Ankerblechpakete 28 im Bereich der Ankernuten
30 die Lüfterarme 40 in nicht zerstörungsfrei lösbarer Ver
bindung dauerhaft festhält, so daß auch bei starker Erwär
mung der Ankerblechpaketsegmente 28 der thermoplastische
Kunststoff des Lüfterarms 40 unverlierbar festgehalten wird.
Darüberhinaus zeigt Fig. 8, daß sich die Ankernuten 30 radi
al innen zu Wicklungskanälen erweitern und mit einer elek
trisch isolierenden Kunststofflage 41 beschichtet sind.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitts 22 des Ankerblechpakets 28
bzw. ein Draufsicht eines einzelnen Ankerblechs, wobei die
fünf Segmente 28, die fünf Ankernuten 30, die fünf Wick
lungskanäle 33 und die jeweils zwei gegenüberliegenden Nut
flanken 35 deutlich erkennbar sind.
Claims (11)
1. Elektrische Handwerkzeugmaschine, insbesondere Hand
schrauber (10), mit einem Gehäuse (12), das einen Motor (20)
mit einem Anker (22), insbesondere für Gleichstrombetrieb,
aufnimmt,
wobei der Anker (22) zur Aufnahme einer Ankerwicklung (26) aus Wicklungsdraht (33) mit Ankernuten (30) versehen ist, die Nutflanken (35) aufweisen,
und wobei am Anker (22) ein Lüfter (34) mit Vorsprüngen (40) befestigt ist, indem er in die Ankernuten (30) eingreift, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Vorsprünge (40) radial innen an den in den An kernuten (30) verlaufenden Wicklungsdrähten (37) der Anker wicklung (26) abstützen und als Nutkeile dienen.
wobei der Anker (22) zur Aufnahme einer Ankerwicklung (26) aus Wicklungsdraht (33) mit Ankernuten (30) versehen ist, die Nutflanken (35) aufweisen,
und wobei am Anker (22) ein Lüfter (34) mit Vorsprüngen (40) befestigt ist, indem er in die Ankernuten (30) eingreift, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Vorsprünge (40) radial innen an den in den An kernuten (30) verlaufenden Wicklungsdrähten (37) der Anker wicklung (26) abstützen und als Nutkeile dienen.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorsprünge (40) sich gegen radiales Ver
schieben gesichert, insbesondere schwalbenschwanzprofilartig
in die Nuten (30) eingreifend, am Anker (22) festhalten.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Lüfter (34) aus einem Grundkörper (36) be
steht, der ringförmig - mit geringerer Ringdicke als Ring
breite - ausgestaltet ist, und dessen Lüfterblätter (38)
axial am dem Grundkörper (36) austretend befestigt sind.
4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorsprünge (40) am ringartigen Grund
körper (36) achsparallel und im gleichen Winkelabstand wie
die Ankernuten (30) des Ankers (22) angeordnet sind.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (40)
mindestens so halb so lang sind wie die Ankernuten (30).
6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich der Grundkörper (36) des Lüfters (34)
rückseitig bündig an der Stirnseite des Ankers (22), insbe
sondere des Ankerblechpakets (28), abstützt.
7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Lüfter (34) auf der Kollektorseite des An
kers (22) angeordnet ist.
8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Anker (22) auf beiden Stirnseiten einen
Lüfter (34) trägt.
9. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lüfterblätter (38) radial nach außen und
innen über den Grundkörper (36) und axial nach hinten über
die Stirnseite des Grundkörpers (36) hinausragen.
10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lüfterblätter (38) eckig, insbesondere
viereckig, sind.
11. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Innenkante der Lüfterblätter (38) mit ra
dialer Innenkante (37) gegenüber der Kontur des Wickelkopfes
(27) schräg nach vorn verläuft.
Priority Applications (4)
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