DE2655753A1

DE2655753A1 - Kommutator-motor

Info

Publication number: DE2655753A1
Application number: DE19762655753
Authority: DE
Inventors: Stig Hallerbaeck
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1977-07-07
Also published as: US4142120A; SE396171B; JPS5273308A; JPS54103504U; FR2335984A1; GB1507640A; DD128355A5; RO72797A; CS222234B2; SU667176A3; YU37244B; FR2335984B1; IT1065268B; SE7514241L; DE2655753B2; YU308176A

Description

Schweinfurt, 6. 12. I976 TPA/51/lib SW 75 012 DT

Kommuta bor^Motor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kommutator-Motor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kommutator-Motoren für Wechselstrom werden in sehr großen Stückzahlen gefertigt und in Staubsaugern, Nähmaschinen, Mixern, elektrischen Handwerkzeugen und verschiedenen anderen Geräten, bei denen eine hohe Leistung bei kleinem Motorvolumen gefordert wird, verwendet.

Diese Motoren sind gewöhnlich harten Betriebsbedingungen ausgesetzt und sie erfordern eine Gebläsekühlung, um zu erreichen, da3 die tficklungstemperatur am Stator und am Rotor innerhalb vorgeschriebener Grenzen bleibt. Weiterhin ist die Kühlung des Kommutators undder Kohlebürsten erforderlich, um den Kohlebürsten eine genügend lange Lebensdauer zu geben. Aus diesem Grunde wird häufig ein Radial- oder Axialgebläse auf der Abtriebsseite der wfelle, d.h. auf der dem Kollektor gegenüberliegenden Seite vorgesehen.

In verschiedenen Am/endungsfallen, z.B. bei Nähmaschinenmotoren, ist der Rotordurchmesser ungefähr 30-35 mm und die Drehzahl liegt im Betrieb zwischen 5OOO und 7OOO U/min, was eine Umfangsgeschwindigkeit von 8-1J5 '.n/aec bedeutet. Bei solch niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten sind Axialgebläse ziemlich unwirksam und es werden deshalb Radialgebläse verwendet. Dies ist besonders bei solchen Motoren der Fall, die umschlossene Statorwicklungen aufweisen und bei denen die Anforderungen nach einer guten Kühlung mit einer hohen Luftgeschwindigkeit besonders groß sind.

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SKP KUGEIIAaERFABRIKEN GMBH - fit -

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Aufgrund der Anordnung des Radialgebläses auf der dem Kollektor gegenüberliegenden Seite wird die Luft über den Kollektor und den Kohlebürsten durch den Zwischenraum zwischen dem Stator urddem Rotor angesaugt und in radialer Richtung durch das Gebläserad ausgeblasen. Der Kohlestaub, der bei Berührung zwischen den Kohlebürsten und dem Kollektor entsteht, wird dabei auf dem Rotor und in dem Stator angesammelt, wobei nach einiger Zeit Stromüberschläge zwischen den Wicklungen und dem Stator- bzw, Rotoreisen oder zwischen den Kohlebürstenhaltern stattfindet. Diese Gefahr wird noch erhöht, wenn die Luftgeschwindigkeit niedriger wird, und tritt vor allem bei Motoren auf, die Schilde aus Kunststoff aufweisen, welche statisch aufgeladen werden und den Kohlestaub anziehen. Besonders ernst wird dieses Problem bei doppelt isolierten Motoren, bei denen alle Teile, die berührt werden können, durch einen Kunststoffüberzug geschützt werden, der den freien Luftstrom behindert.

Es ist deshalb höchst wünschenswert, daß die Kühlluft über den Kollektor eine solche Richtung hat, daß der Kohlestaub von den Kohlebürsten aus dem Motor geblasen wird, so daß die Ansammlung von Kohlestaub und damit das Risiko für Kurzschlüsse verhindert wird.

Es ist bei verschiedenen Motortypen möglich, axiale Kanäle zwischen dem Rotor und dem Stator anzuordnen. Insbesondere bei Motoren, die vorstehende Pole haben, können solche Kanäle sehr leicht zwischen den Jochteilen und dem Rotor angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, solche Kanäle bei anderen Motortypen vorzusehen, z.B. bei solchen, die Blechlamellen aufweisen, die in axialer Richtung verlaufen. In diesem Fall können solche Kanäle .leicht zwischen dem Rotor und den Jochteilen angeordnet werden. Bei solchen Motoren ist es naheliegend, durch das auf der Antriebsseite (Vorderseite) angeordnete Gebläse die Kühlluft durch die Kanäle über den Kollektor zu drücken und dabei den Kohlestaub auszublasen. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der Außendurchmesser des Gebläses gleich oder kleiner als der Durchmesser des Rotors ist. Wenn nämlich das Gebläserad größer ist, wird es die Luft in der Gegenrichtung durch die Kühlkanäle saugen.

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Wenn der Durchmesser des Gebläserades in der oben genannten Art begrenzt ist, wird die Umfangsgeschwindigkeit sehr gering, die Einlaßöffnung ist sehr klein und die Wirkungsweise des Gebläses ist deshalb so gering, daß die Temperatur der Wicklungen im Stator und im Rotor die zulässigen Werte übersteigt. Z.B. in einem Motor mit einem Bandlamellenstator mit eingebetteten Wicklungen ist deshalb eine hohe Geschwindigkeit der Kühlluft unbedingt erforderlich.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Motor zu schaffen, der eine ausreichende Kühlung aufweist und bei dem der Kohlestaub von den Kohlebürsten entfernt wird, ohne daß er sich auf den Teilen des Motors niederschlägt.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst durch axiale Kühlkanäle zwischen den Joohteilen des Stators und dem Rotor sox-zie weitere axiale Kühlkanäle am Mantel des Stators, wobei diese Kühlkanäle in den mit Auslaßöffnungen versehenen teilweise geschlossenen Kommutatorraum münden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gebläse an einer Stirnseite des Motors angeordnet, das ein Kühlmedium aus der Umgebung ansaugt, in einer Richtung vom Kommutatorraum weg durch die Kühlkanäle zwischen den Jochteilen des Stators und dem Rotor und in die Gegenrichtung durch die Kanäle an der Mantelfläche des Stators drückt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Zwischenwand vorgesehen, die nach innen zur Rotorachse hinweisend zwischen dem Kommutatorraum und dem Rotorraum liegt un den Koramutatorraum gegenüber dem Rotorraum abgrenzt.

Es ist dabei zweckmäßig, die Zwischenwand näher an den Kommutator als an den Rotor zu rücken, um eine Pumpwirkung im Kommutatorraum zu erzeugen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind Einlaßöffnungen für das die Kühlkanäle zwischen den Jochteilen und dem Rotor durchströmende Kühlmittel zwischen den Kohlebürstenhaltern und den Jochteilen außerhalb des teilweise geschlossenen Kommutatorraumes angeordnet.

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Zweckmäßigerweise werden die Auslaßöffnungen für das die Kühlkanäle zwischen den Jochteilen und dem Rotor durchströmende Kühlmittel auf der Vorderseite des Motors in der Nähe der Jochteile angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Einlaßöffnungen für das Kühlmittel,das die Kanäle, die am Mantel des Stators vorgesehen sind, durchströmt, auf der Vorderseite des Motors angeordnet.

Die Erfindung ist besonders gut geeignet für Motoren, in denen die Blechlamellen des Stators in Längsrichtung verlaufen und deren Enden nach innen gegen den Rotorraum abgebogen sind und bei denen weiterhin die Wicklungen um die Jochteile herum angeordnet sind. Da es schwierig ist, die Zwischenwand und die Kanäle bei konventionellen Motoren anzuordnen, ist es sehr vorteilhaft die Erfindung in Verbindung mit solchen Motoren anzuwenden, die in axialer Richtung geteilte Teile aufweisen und die aus Kunststoff mit Hilfe des Spritzgießens hergestellt werden. Die Kühlkanäle und die Zwischenwand können dann zu unwesentlich zusätzlichen Kosten im Vergleich zu einem Motor ohne Kanäle und ohne Zwischenwand gefertigt werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Es zeilen

Fig. 1 einen Motor von der Kollektorssite aus gesehen, wobei der Motor teilweise geschnitten ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt duroh der. Motor längs der Linie A-A nach Figur 1.

Der Motor, der in den Zeichnungen dargestellt ist, ist aus längs verlaufenden Blechlamellen 1 aufgebaut, deren Enden 2 nach, innen in den Rotorraum zu umgebogen sind. Die Jochteile J> sind mit den Wicklungen 4 versehen. Der

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Stator, der aus zwei getrennten Teilen gefertigt ist, ist in Kunststoff eingebettet.

Zwischen den Jochteilen J des Stators und dem Rotor 5 sind Kanäle 6 vorgesehen, die mit Einlaßöffnungen 7 und Auslaßöffnungen 8 versehen sind. Am Mantel des Stators außerhalb tier Pole sind weitere Kanäle 9 vorgesehen, die in den Kommutatorraum 10 münden und ihre Einlaßöffnungen 11 auf der Vorderseite des Motors haben. Der Kommutatorraum 10 weist Auslaßöffnungen 12 auf und ist nach innen zum Rotorraum hin durch die Zwischenwand IJ begrenzt. Ein Gebläserad lh ist auf der Vorderseite des Motors angeordnet, das einen Außendurchmesser besitzt, der wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wesentlich größer als der Außendurchmesser des Rotors ist.

Auf diese Weise wird Kühlmedium durch die Öffnungen 7 angesaugt und fließt zwischen dem Stator und dem Rotor in Richtung weg von den Kohlebürstenhaltern 15 und durch die Auslaßöffnungen 8. Ein Teil des Kühlmediums, das durch die Öffnungen 11 einfließt wird auch durch diese Öffnungen 8 hinausbefördert. Der Hauptteil der Luft, die durch die Öffnungen 11 eintritt, wird durch die Kanäle 9 in den Kommutator 10 geführt und durch die Öffnungen 12 ausgeblasen. Dabei wird der Kohlestaub, der im Kommutator entstanden ist, mit aus dem Motor hinaus befördert.

Die Zwischenwand ljü verhindert, daß die Luft, die in den Kommutatorraum einfließt, durch die Kanäle 6 abgesaugt wird. Um zu garantieren, daß ein solcher Rückfluß von Luft nicht möglich ist, ist es zu empfehlen, die Zwischenwand so nahe wie nur möglich an den Kommutator zu legen, damit eine in diesen Kommutatorraum gerichtete Pumpwirkung entsteht. Diese Pumpwirkung wird ferner durch die Düsenwirkung verstärkt, die von der Kühlluft, die durch die Kanäle 9 fließt, ausgeübt wird.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das gezeigte Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Weise innerhalb des offenbarten Erfindungsgedankens abgeändert werden.

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Leerseite

Claims

SKP KUGELLAGERPABRIKEN GMBH Suhweinfurt, 6. 12. I976

Patentansg rüche

/ l.JKommutator-Motor, bestehend aus einem Stator und einem Rotor, gekennzeichnet durch axiale Kühlkanäle (S) zwischen den Jochteilen (j5) des Stators und dem Rotor (5) sowie weitere axiale Kühlkanäle (9) am Mantel des Stators, wobei diese letztgenannten Kühlkanäle (9) in den mit Auslaßöffnungen (12) versehenen teilweise geschlossenen Kommutatorraum (lo) münden.
2. Kommutator-Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an einer Stirnseite des Motors angeordnetes, ein Kühlmedium aus der Umgebung ansaugendes, in einer Richtung vom Kommutatorraum (10) weg durch die Kühlkanäle (6) zwischen den Jochteilen (3) und dem Rotor (5) und in die Gegenrichtung durch die Kanäle (9) an der Mantelfläche des Stators drückendes Gebläse
J5. Kommutator-Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (I3) nach innen zur Rotorachse hinweisend zwischen dem Kommutatorraum (10) und dem Rotorraum angeordnet ist und den Kommutatorraum ('10) gegenüber dem Rotorraum abgrenzt.
4. Kommutator-Motor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Pumpwirkung die Zwischenwand \J> näher am Kommutator als am Rotor angeordnet ist.

ORIGINAL INSPECTED

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5. Kommutator-Motor nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßöffnungen (7) für das die Kühlkanäle (5) zwischen den Jochteilen (3) und Rotor (5) durchströmende Kühlmittel zwischen den Kohlebürstenhaltern (15) und den Jochteilen (3) außerhalb des teilweise geschlossenen Kcllektorraumes (10) angeordnet sind.
6. Kommutator-Mctor nach Anspruch 1, 2 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß Auslaßöffnungen (8) für das die Kühlkanäle (6) zwischen den Jochteilen (j5) und dem Rotor (5) durchströmende Kühlmittel auf der Vorderseite des K.'tors in der Nähe der Jochteile (3) angec ranet sind.
7. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ä&L· Einlaßöffnungen (11) für das die Kanäle (9) durchströmende Kühlmittel außerhalb des Stators auf der Stirnseite des Motors angeordnet sind.
8. Kommutator-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Blechismellen des Stators in Längsrichtung angeordnet sind und ihre Enden (2) nach innen zum Rotorraum hin umgebogen sind und daß die V/icklungen (4) um die Jochteile (3) herum angeordnet sind.

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