DE2449809A1 - Kommutatormotor - Google Patents

Description

zum Patentgesucli

der Firma Black & Decker Limited, Cannon Lane, Maidenhead, Berkshire, SL6 3PD, England

betreffend:

"Kommutatormotor"

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor und insbesondere auf einen elektrischen Kommutatormotor verhältnismäßig niedriger Leistung im Bereich von unter 1 PS.

Derartige Motoren sind vielfach im Gebrauch zum Antrieb von tragbaren kraftgetriebenen Werkzeugen und auf diesem Gebiet sind wirtschaftliche Überlegungen von großer Bedeutung, und die Konstruktion und die Montagetechnik für solche Motoren werden so gewählt, daß bei Fertigung eines zuverlässigen Produktes die Herstellungskosten auf einem Minimum gehalten werden. Bei der Konstruktion und der

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Montage ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich der 'Kohlebürstenhalter, die zusammen mit den Bürsten gewöhnlich in Position gebracht werden, nachdem andere Komponenten, wie der Stator und der Rotor des Motors bereits montiert worden sind, und dies führt zu schwierigen Handhabungsproblemen und.zu dem Risiko, daß die Bürstenhalter beschädigt werden.

Aufgabe der vorliegen den Erfindung ist es, einen Kommutatormotor der oben umrissenen Bauart zu schaffen, bei der die zuletzt erwähnten Schwierigkeiten verringert v/erden.

Gemäß der Erfindung ist ein Kommutatormotor mit einem mit Kommutator versehenem Rotor und einem Gehäuse, das Ausnehmungen zum Aufnehmen der Kommutatorbürsten aufweist, in welchen Ausnehmungen Kommutatorbürstenhalter mit je einer Kommutatorbürste untergebracht sind, zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kommutatorbürstenhalter aus einem Hohlkörper besteht, der so aufgebaut ist, daß er mindestens in dem nur von der Kommutatorbürste eingenommenen Abschnitt widerstandsfähig gegenüber zermalmend wirkenden Kräften ausgebildet ist.

Der hohle Halter kann quadratische oder rechteckige Querschnittsform aufweisen in einer Ebene,quer zu seiner Längserstreckung, wobei eine Wandung einen kurzen Längsschnitt aufweisen kann, der sich von einem Ende der Halterung her erstreckt, und in einem Querschlitz endet, der in Querschlitzen der in diese eine Wandung anschließenden Wandugen seine Fortsetzung findet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Endteile der einander gegenüberliegenden Wandungen auswärts gefedert werden können. Nahe dem anderen Ende des Halters v/eisen die an die erwähnte eine Wandung anschließenden seitlichen Wandungen beide je schmale,sich nach außen erstreckende Zungen auf.

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Vorzugsweise besteht der Kalter aus elektrisch leitendem Material in Streifenform, beispielsweise einem Hessingstreifen. Die aneinander stoßenden Kanten des Streifens stoßen,- wenn der Streifen in die Hohlform gebracht wird, vorzugsweise an einer Längskante des Halters aneinander und sind mit einer Kontur versehen, daß sie miteinander verriegeln. Die Kanten können vorzugsweise mit komplementären Zinken vorsehen sein.

Mit dem Bürstenhalter aus vorzusgweise elektrisch leitendem "•'aterial, beispielsweise Messing, wirkt eine Kontaktzunge zusammen, die so ausgebildet ist, daß sie in die Gehäuseausnehmung einsetzbar ist, in der der Halter untergebracht ist, und zwar zwischen diesem und einer Endwandung der Ausnehmung, um so die in dem Halter untergebrachte Kommutatorbürste elektrisch anzuschließen.

Die Kontaktzunge besitzt eine solche Konfiguration, daß sie ohne weiteres einsetzbar ist und mit minimaler Wahrscheinlichkeit, daß die Zunge zwischen bemachbarte Gänge der Kommutatorbürstenfeder gelangen kann, die sich innerhalb des Halters befindet.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten. Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen in Drauf.sicht, bzw.

Seitenansicht, bzw. von unten einen

Bürstenhalter,
Fig. 4 bzw. 5 sind Ansichten von vorn, bzw.

von hinten des Bürstenhalters nach Fig. 1-3, Fig. 6, 7,8 zeigen eine Kontaktzunge von vorn,

bzw. von der Seite, bzw. von hinten, Fig. 9, Io und 11 zeigen eine andere Bauart einer

Kontaktzunge von oben, von hinten, bzw..von der

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Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Baurt

einer Kontaktzunge von vorn, bzw. von

der Seite, und
Fig. 14 ist eine schematisierte Endansicht,

teilweise geschnitten eines Motors gemäß

der Erfindung.

Der elektrische Kommutatormotor gemäß der Erfindung ist in diesem Ausführungsbeispiel bestimmt für den Antrieb eines elelktrischen Handwerkzeuges, beispielsweise eines Elektrobohrers. Der Motor ist ein Kommutatormotor mit Kohlebürsten in Haltern, von denen einer in Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, und nachfolgend näher beschrieben wird.

Der Halter 1 besteht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Massingblech und wird so gebogen, daß sich ein hohler Kasten ergibt, der an beiden Enden offen ist, und dessen Querschnitt in einer Ebene quer zu seiner Längserstreckung im wesentlichen quadratisch ist, wie man Fig. 4 und 5 entnehmen kann, über seine Länge zwischen den Bezugslinien A, B (Fig.l), ist dieser Querschnitt vollständig, wobei die aneinander stoßenden Kanten des Streifens, aus denen der Halter gefertigt ist, längs einer Längskante 2 des Kastens liegen und so konSBcuiert sind, daß sie in_einander greifen. Dies wird so bewirkt, daß die Kanten zinkenartig ausgenommen sind, wie bei 2a in leicht übertriebener Form angedeutet. Bei Linie B ist der Halter in der Deckwandung 3 und den Seitenwandungen 4 und 5 mit einem Schlitz 6 versehen, der sich die Seitenwandungen herunter beinah bis zur Bodenwandung

7 erstreckt. Die Deckwandung 3 weist ferner einen Längsschnitt 8 auf, über jenen Teil ihrer Längserstreckung von Linie B bis zum benachbarten Ende des Halters. Der Schlitz

8 zusammen mit dem Schlitz ergibt zwei laschenartige Glieder, die etwas auswärts federn können, wie in Fig. 4 und 5 angedeutet.

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Die Seitenwandungen 4 und 5 besitzen ebenfalls schmale, nach auswärts ragende Zungen 9, bzw. lo, die ausgestellt sind.

Der Halter 1 enthält eine Kohlekommutatorbürste konventioneller Form, sowie ein Vorspannfeder, mit der die Bürste in Kontakt mit der Kommutatorfläche gedrückt wird. Weil der Abschnitt A-B des Halters vollständig geschlossen ist, besitzt er erhebliche Widerstandskraft gegenüber Kräften mit der Tendenz, die Halterung zu zerquetschen, oder die Wandungen zu verformen, welche Verformungen die freie Beweglichkeit der-Kohlebürste innerhalb der Halters beeinflussen würde.

Dam Halter 1 ist zwecks elektrischen Anschlusses der Bürste, bzw. der Bürstenfeder innerhalb des Halters, ein Kontaktglied oder eine Kontaktzunge zugeordnet, welche die Form nach Fig. 6, 7 und '3 haben kann.

Die Kontaktzunge nach Fig. 6, 7 und S besteht aus elektrisch leitendem riaterial, beispielsweise Z-lessingblech, das so geformt ist, daß sich eine Tragfläche 11 ergibt, auf der eine Drossel oder ein anderes Störunterdrückungselement getragen wird. Diese Fläche 11 besitzt aufstehende Wandungen 12 , zwischen denen sich die Drossel befindet, und die zusammengepresst werden können, um die Drossel fest zu halten, sowie einen doppelt abgewinkelten Abschnitt 13, ebenfalls mit hochstehenden Wandungen 14, welche über einen Anschlußdraht der Drossel zusammengedrückt werden können, wie dies noch zu erläutern ist. Die Haltefläche 11 ist bei 15 verlängert und trifft auf eine Kontaktlasche 16, etwas konkaver Ausbildung (von vorn gesehen nach Fig. 8). Die konkave Form kann in der Praxis dadurch bewirkt werden, daß die Kontaktlasche längs Linien 17 abgewinkelt wird. -

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Eine andere Ausführungsform einer Kontatkzunge nach Fig. 9, Io und 11 wird verwendet, um eine Verbindung von der Bürste zu den Erregerspulen des Stators des iiotors zu schaffen. Die Zunge besitzt eine Kontaktlasche 19, .ähnlich der Lasche 16, die oben beschrieben wurde, wobei die Lasche 19 etwas konvexe Form besitzt und einen schmalen Vorspttng 21 aufweist. Die Lasche 19 ist einstückig ausgebildet mit einer Fläche 23, von der sich ein, sich verjüngender Kontakt 24 erstreckt, dessen Längskanten eingewinkelt sind, um das Einführen des Kontaktes in eine zugeordnete Sockelklemme zu erleichtern.

Man kann noch eine weitere Ausführungsform einer Kontaktzunge einsetzen, die nicht dargestellt ist, jedoch im allgemeinen dieselbe Form hat, wie in Fig. 6 bis 8 dargestellt, jedoch mit der Ausnahm©, daß der doppelt abgewinkelte Abschnitt 13 weggelassen ist, und die Wandungen 14 so ausgebildet sind, daß sie auf den Leiter eines mit Isolation versehenen Drahtes gebördelt werden können, der seinerseits mit der Kontaktzunge verankert ist, mittels der Wandungen entsprechend den Wandungen 14 der Zunge nach Fig. 6 bis 8, derart, daß sich eine sichere körperliche Verbindung ergibt.

Noch eine weitere Form einer Kontaktzunge ist in Fig. 12 und 13 dargestellt. Die Zunge besteht aus elektrisch leitendem Blech, beispielsweise Messingblech,und wird durch einen Stanz- und Biegearbextsgang geformt. Diese Kontaktzunge 37 besitzt-zwei Hauptschenkel 38, 39, die miteinander verbunden sind durch einen Brückenschenkel 4o. Der Schenkel 38 besitzt eine Ausnehmung 41 in seiner Oberkante, wie in Fig. 12 zu sehen, und einen Fortsatz 42 an seiner Unterkante. Der Schenkel 39 ist eben über jenem Teil seiner Länge von der Stoßwelle mit Schenkel bis zu Punkt 43 und von dem letzteren Punkt an bis zu seinem freien Ende ist der Streiften in etwa halbkreisförmige Form gebracht, so daß er leichter in einen Sockel hineinpaßt, wie noch ζ u beschreiben.

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Fig. 14 'zeigt die Art und Weise, wie der Bürstenhalter und die Kontaktzunge verwendet werden. Der Rotor des Motors ist in (nicht dargestellten) Lagern abgestützt in einem Gehäuse 24, das einen Teil einer, den Kommutator 25 des Motors umschließenden Struktur, bildet. Zusätzlich zum Gehäuse 24 v/eist die Struktur Ausnehmungen 26, 27 in beidseits des Kommutators 25 einander diametral gegenüberliegenden Positionen auf. Jede Ausnehmung ist so groß bemessen, daß einer der Bürstenhalter 1 hineinpaßt, der dann in der Ausnehmung gehalten wird durch die Wirkung einer, normalen Bürstenfeder, die gestrichelt bei 28 angedeutet ist, und wirksam ist zwischen der Bürste 29, die Kontakt hat mit der Oberfläche des Kommutäors und der Endwandung 3o der Ausnehmung. Eine Bewegung des Halters in Richtung auf die Kommutatorfläche wird verhindert . durch die herausstehenden Zungen 9, Io, die sich an die Seitenflächen 31 innerhalb der Ausnehmungen anlegen. Die Endwandungen 3o der Ausnehmungen 26 und 27 sind jeweils mit einer Nut 32 versehen, deren Zweck noch erläutert wird.

Die Struktur des Gehäuses besteht aus elektrisch isolierendem Material,und der eleiktrische Kontakt mit den Kommutatorbürsten wird bewirkt, mittels einer Kontaktzunge der einen oder anderen oben beschriebenen Ausfuhrungsform.

Wenn beispielsweise die Kontaktzunge» aach Fig. 6.bis verwendet wird, befestigt man zunächst die Drossel auf der Stützfläche 11 und die Wandungen 12 werden um die Drossel herum gedrückt, um.diese in ihrer Position zu

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halten. Die Wandungen werden nach unten gebördelt auf

einen der Drosselzuleitungsdrähte, während der andere mit einem Abschnitt steifen Drahtes verlängert ist. Der steife Draht hat den Zweck, eine elektrische Verbindung mit einer Klemme der Erregerspulen des Stators des Motors herzustellen, welche Klemme in Sockelform ausgebildet ist, um ein Ende des steifen Drahtes aufzunehmen. Fig. 6 zeigt die Drossel in gestrichelter Kontur 33 und den steifen

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Draht 34, während der Sockel 44 in Fig. 14 erkennbar ist.

Die Kontaktlasche 16 wird nun eingesetzt zwischen die Endwandung 3o einer Ausnehmung und das anstoßende Ende des Halters 1 in der Ausnehmung. Der Fortsatz 18 wird in den Schlitz 32 gebracht, und die Lasche 16 festgepresst. Man erkennt, daß der Fortsatz 18, weil er sich im Schlitz 32 bewegt, nicht unbeabsichtigt zwisehen die Windungen der Feder 28 gebracht werden kann, und daß, da die benachbarte Kante der Kontaktlasche unten längs der fläche der Endwandung 3o gleitet, auch diese Kante nicht in die Federwindungen gelangen kann. Die konkave Konfiguration der Kontaktlasche 16 erleichtert die Bewegung der Lasche in ihre Endposition in der Ausnehmung. Die Lasche macht elektrischen Kontakt sowohl mit dem Gehäuse als auch mit der Kommutatorfeder, und auf diese Weise wird die elektrische Zuleitung zum Kommutator hergestellt. Die Kontur der Kontaktlasche 16 bewirkt auch eine gewisse Federung der Lasche, so daß sie in ihrer Position gehalten wird. Gleichzeitig mit dem Einschieben der Lasche 16 in ihre Position wird der steife Draht 34 in eine der Sockelklemmen 44 der Erregerspulen geführt. Die Schlitze 35 in den Seitenwandungen 36 der Ausnehmungen 26, 27, nehmen die Enden der Stützfläche 11 auf und unterstützen die Positionierung der Kontaktzunge. In der Endposition liegt die Stützfläche 11 über dem Halter in der Ausnehmung,und der Draht erstreckt sich nach unten in den zugeordneten Sockel 44.

In ähnllüher Weise werden eine zweite Bürste, Halter und Kobfcaktzunge in der anderen Ausnehmung 27 untergebracht.

Kontaktzungen in der Form nach Fig. 9, Io und 11 werden in ähnl6lher Weise benutzt, wobei der Fortsatz 21 in die Nut 32 paßt.

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Kontaktzungen 37 werden verwendet mit einer Struktur ähnlich der nach Fig. 14, jedoch mit der Ausnahme, daß Schlitze 45 in den Seitenwandugen der Ausnehmungen 26, 27 unmittelbar nahe der Endwandung 3o vorgesehen sind. Diese Schlitze ermöglichen, daß die Schenkel 38 jeder Zunge in einer der Ausnehmungen zwischen der Endwandung 3o derselben und der Endfläche des Halters 1 plaziert werden können, der bereits in der Ausnehmung untergebracht worden ist. Der Fortsatz 42 paßt gerade zwischen die Seitenwandungen der Ausnehmung, wodurch die Kontaktzunge positioniert wird, während die Enden des Schenkels 33 sich auf den Boden des Schlitzes 45 setzen. Der Schenkel 39 erstreckt sich ±i Richtung des Sockels 44, so daß der Endabschnitt dieses Schenkels in den Sockel eindringt, und eine elelktrische Verbindung mit diesem bildet. Der Schenkel 4o liegt länsg der Ausnehmung, jedoch außerhalb derselben.

Diese besondere Konstruktion ermöglicht es, den Halter 1 aus seiner Ausnehmung heraus zu nehmen, ohne daß zunächst die Kontaktzunge entfernt v/erden muß. Die Ausnehmung 41 ermöglicht den Zugang zur Endfläche des Halters 1, so daß er ohne weiteres herausgenommen werden kann, wenn dies erforderlich ist, beispielsweise, um die Kommutatorbürste zu ersetzen. Auf diese Weise bleibt die elektrische Vahindung zwischen dem unteren Ende des Schenkels 39 und dem zugeordneten Endklemmensockel der Erregerspule ungestört.

MAn erkennt, daß die oben beschriebenen Arbeitsgänge schnell von ungeschulten Kräften nach nur kurzer Einweisung durchgeführt werden können. Alternativ ist es auch möglich, diese Arbeitsgänge zu automatisieren.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   1. j Kommutatormotor mit einem mit Kommutator versehenem Rotor und einem Gehäuse, das Ausnehmungen zum Aufnehmen der Kommutatorbursten aufweist, in welchen Ausnehmungen Kommutatorbürstenhalter mit je einer Kommutatorbürste untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kommutatorbürstenhalter aus einem Hohlkörper (1) besteht, der so aufgebaut ist, daß er mindestens in dem nur von der Kommutatorbürste eingenommenen Abschnitt widerstandsfähig gegenüber zermalmend wirkenden Kräften ausgebildet ist.

   2. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halter zur Aufnahme von Federanordnungen ausgebildet ist, zum Drücken der entsprechenden Bürste in Kontakt mit dem Kommutator und daß in dem Halterab schnitt,in dem nur die Federanordnung untergebracht ist, der Halter derart geschlitzt ist, daß sich auswärts federnde Seitenwandungen ergeben.

   3. Kommutatormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halter aus einem streifenförmigen Zuschnitt in hohle kastenartige Form verformt ist und daß die einander berührenden Kanten des Streifens eine miteinander verriegelbare Kontur aufweisen.

   4. Kommutatormotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten komplementär zueinander gezinkt sind.

   5. Kommutatormotor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halter rechteckigen Querschnitt in einer Ebene quer zu seiner Längserstreckung aufweist, und daß eine Wandung und zwei an diese anstoßende Seitenwandungen quergeschlitzt sind, von denen die genannte eine Wandung ferner einen Längsschlitz aufweist,

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   der si'ch von dem Querschlitz in ihr weg erstreckt.

   6. Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen des

   • Gehäuses sich nach'innen erstreckende Schultern aufweisen, und daß die Halter nach außen vorspringende Fortsätze aufweisen, die in Eingriff bringbar sind mit den Schultern zur Begrenzung der Bewegung der Halter innerhalb der Ausnehmungen in Richtung auf den Kommutator.

   7. Kommutatormotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gehäuseausnehmung eine Endwandung aufweist mit einer Nut, und daß . Kontaktzungen vorgesehen sind für den elektrischen Anschluß der Halter, wobei jede Kontaktzunge eine, zwischen dem Halter und der Ausneamungsendv/andungen angeordnete Lasche aufweist,

   . mit einem Fortsatz, der in die Nut eingreift.

   3. Kommutatormotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge als Abstützung und zur elektrischen Verbindung mit einem Schaltungselement zur Unterdrückung elektrischer Störungen ausgebildet ist.

   9. Kommutatormotor nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung eine Endwandung aufweist, und daß Kontaktzungen vorgesehen sind "für den elektrischen Anschluß der Halter, wobei jede Kontaktzunge eine erste, zwischen dem zugeordneten Halter und der Endwandung der Ausnehmung liegende Lasche aufweist, und eine zweite Lasche außerhalb der Ausnehmung. -

   10. Kommutatormotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktzunge eine Fläche für das Positionieren der Kontaktzunge in der zugeordneten Ausnehmung aufweist, und einen ausgeschnittenen Abschnitt, der so positioniert ist, daß ein Teil der Endfläche des Halters in der Ausnehmung frei zugänglich bleibt.

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