DE3311557C2 - Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Elektromotor ist aus der DE-OS 16 13 227 bekannt. Der bekannte Motor weist auf der Ankerwelle befestigte Wälzlager auf, die unter Zwischenschaltung von kalottenförmigen Kunststoffteilen in konische Aussparungen der Lagerschilde eingesetzt sind, um auf diese Weise eine Ausrichtung der Ankerwelle bezüglich des Stators zu ermöglichen.

Ferner ist es bekannt (DE-OS 27 39 407), die Ankerwelle eines Elektromotors in Gleitlagern zu lagern, die klemmend in Gehäuse­ teilen befestigt sind. Die Ankerwelle weist eine Ringnut auf, in die ein Querelement aus gut gleitfähigem Material eingreift, um die Ankerwelle gegen Verlagerung in axialer Richtung bezüglich des Stators zu sichern. Bei dieser bekannten Anordnung besteht ein dauernder Eingriff zwischen den Wandungen der Ringnut der sich im Betrieb drehenden Ankerwelle und dem stationären Quer­ element, was zu Verschleißerscheinungen führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Montage des eingangs genannten Elektromotors zu vereinfachen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem Elektromotor erfolgt die Montage des mit der Motorbrücke zu verbindenden Wälzla­ gers auf der Ankerwelle, und gegebenenfalls wird auch der Magnetring auf der Ankerwelle befestigt, bevor der Anker in den Stator eingeschoben wird. Es ist daher möglich, den das Wälzlager und gegebenenfalls den Ma­ gnetring tragenden Anker in einem gesonderten Arbeits­ gang auszuwuchten und ihn erst nach Beseitigung aller Unwuchten in den Stator einzusetzen. Da jedoch bei dem Elektromotor das in der Motorbrücke anzu­ ordnende Wälzlager für die Ankerwelle fest auf der Ankerwelle sitzt, muß das Wälzlager in der Motorbrücke gehal­ ten werden, wozu erfindungsgemäß zwischen der Aufnahme­ öffnung und dem Stator in die Motorbrücke ein Lager­ schildelement eingesteckt wird, das auf einfache Weise eine Verlagerung des Wälzlagers in axialer Richtung und damit eine Verlagerung des gesamten Ankers in dieser Richtung verhindert.

Wird die Motorbrücke auf das kollektorseitige Ende des Stators aufgesetzt, so dient das Lagerschildelement nicht nur Festlegung des Wälzlagers, sondern an ihm sind auch die Kohlebürsten befestigt.

Um im Betrieb des Motors infolge Drehung des Ankers entstehende Schwingungen zu dämpfen, kann das Wälzlager von einem aus gummielastischem Material bestehenden, in die Aufnahmeöffnung eingesetzten Dämmring umgeben sein.

Dem Lagerschildelement ist zur Vereinfachung des Ge­ samtaufbaus dadurch eine Doppelfunktion gegeben, daß es mit Aufnahmen für die Kohlebürsten versehen ist. In einem derartigen Lagerschildelement sind be­ nachbart zu den Aufnahmen für die Kohlebürsten sich in Steckrichtung des Lagerschildelementes ertreckende Boh­ rungen vorgesehen, die bei eingestecktem Lager­ schildelement mit Bohrungen in der Motorbrücke fluch­ ten. Die Kohlebürsten sind dann mittels der in diese Bohrungen eingeschraubten Schrauben befestigt. Auf diese Weise ist auch der Montagevorgang vereinfacht, weil zur Befestigung der Kohlebürsten und des Lager­ schildelementes die gleichen Schrauben verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungs­ beispiele zeigenden Figuren näher erläutert

Fig. 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Ein­ zelteile eines zu montierenden und in die Gehäusehalbschale eines Elektrowerkzeuges einzusetzenden Elektromotors.

Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht die Motorbrücke des Elektromotors aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in einer Ansicht das Lagerschildele­ ment des Motors aus Fig. 1.

Fig. 5 zeigt in einer Ansicht in Fig. 4 von rechts das Lagerschildelement.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 5.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus Fig. 5.

Fig. 8 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Ein­ zelteile eines zu montierenden und in die gleiche Gehäusehalbschale wie in Fig. 1 ein­ zusetzenden Elektromotors.

Fig. 9 zeigt in einer Seitenansicht die Motorbrücke aus Fig. 8.

Fig. 10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie X-X aus Fig. 9.

Fig. 11 zeigt in einer Ansicht das Lagerschildele­ ment aus Fig. 8.

Fig. 12 zeigt das Lagerschildelement aus Fig. 11 in einer Ansicht von links.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII aus Fig. 11.

Fig. 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV aus Fig. 11.

Der in Fig. 1 dargestellte Elektromotor hat einen Sta­ tor 1 mit Statorwicklungen 2, deren Anschlüsse in der Figur am linken Ende des Stators angedeutet sind.

Der zugehörige Anker 10 trägt ebenfalls eine übliche Wicklung und ist auf einer Ankerwelle 11 befestigt. Am linken Ende des Ankers 10 ist ein schematisch angedeute­ ter Kollektor 12 vorgesehen. Beim Montieren des Elektro­ motors wird auf dem dargestellten Ende der Ankerwel­ le 11 ein Wälzlager 13 im Preßsitz befestigt, und auf den äußeren Laufring dieses Wälzlagers wird ein aus gummielastischem Material bestehender Dämmring gescho­ ben. Am Ende der Ankerwelle 11 wird mittels einer Schraube 17 und unter Zwischenschaltung einer Unterleg­ scheibe 15 ein sogenannter Magnetring 15 befestigt, der an einer oder mehreren Stellen seines Umfangs magneti­ siert ist und so bei Drehung der Ankerwelle ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt.

Sind das Wälzlager 13, der Dämmring 14 und der Magnet­ ring 15 auf der Ankerwelle 11 befestigt, so kann der Anker 10 ausgewuchtet werden, was üblicherweise dadurch geschieht, daß an den entsprechenden Stellen von den Blechlamellen Material abgefräst oder abgeschliffen wird. Nach dem Auswuchten ist der Anker 10 fertig zur Montage.

Bevor der Anker 10 in den Stator 1 eingeschoben wird, wird auf dessen in Fig. 1 linkes Ende eine Motorbrücke 20 aufgesetzt, die Verbindungsstifte 23 hat, die in Bohrungen des Stators eingesteckt werden. Die Motor­ brücke 20 besteht aus Kunststoff, etwa einem Polyamid und hat an ihrem den Stiften 23 abgewandten Ende eine Aufnahmeöffnung 21, die bei auf den Stator 1 aufgesetz­ ter Motorbrücke 20 koaxial mit dem Innenraum des Sta­ tors 1 verläuft. Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen ist, hat der Bereich der Motorbrücke 20 zwischen Aufnah­ meöffnung 21 und Stiften 23 einen größeren Durchmesser als die Aufnahmeöffnung 21. Am den Stiften 23 abgewand­ ten Ende bildet der die Aufnahmeöffnung 21 umgebende Bereich der Motorbrücke 20 eine Ringrippe 22, die von einer Nut 28 begrenzt wird. Die Funktion dieser Ringrip­ pe wird später erläutert werden. Die axiale Erstreckung der Aufnahmeöffnung 21 endet an zwei zu beiden Seiten der Mittelachse der Motorbrücke 20 vorgesehenen Ein­ schnitten 24 (Fig. 2), deren Funktion ebenso später erklärt werden wird, wie die der benachbart zu den Einschnitten 24 vorgesehenen Bohrungen 25 und der Führ­ wand 27.

Ist die Motorbrücke mit ihren Stiften 23 auf den Sta­ tor 1 aufgesteckt, so wird der Anker 10 vom gegenüber­ liegenden Ende in den Stator 1 eingeschoben, bis der Dämmring 14 in die Aufnahmeöffnung 21 hineingedrückt ist, so daß das Lager 13 in der Aufnahmeöffnung 21 gehalten wird.

Um eine axiale Verschiebung des Ankers 10 wieder aus dem Stator 1 heraus zu verhindern, wird ein Lagerschild­ element 30 verwendet. Dieses Lagerschildelement besteht im wesentlichen aus einer Kunststoffscheibe, etwa aus einem Polyamid, die zwei parallele, durch einen Ein­ schnitt 33 getrennte Zungen 31 und 32 aufweist. Auf der einen Seite dieser Scheibe ist eine in etwa halbkreis­ förmige Rippe 34 angeformt, während seitlich Aufnah­ men 35 für die Kohlebürsten ausgebildet sind. Dieses Lagerschildelement 30 kann bei in der vorstehenden Wei­ se in die Aufnahmeöffnung 21 der Motorbrücke 20 einge­ setztem Wälzlager 13 mit seinen Zungen 31 und 32 in die Einschnitte 24 der Motorbrücke 20 eingeschoben werden, wobei die der Rippe 34 gegenüberliegende ebene Fläche des Lagerschildelements 30 an der Wand 27 der Motor­ brücke 20 entlanggleitet und geführt wird. Das Einschie­ ben des Lagerschildelementes 30 in die Motorbrücke 20 wird durch Anlage der Rippe 34 an der entsprechend gekrümmten Oberfläche der Motorbrücke 20 begrenzt. In dieser eingesteckten Lage befinden sich die freien Enden der Zungen 31 und 32 an gegenüberliegenden Seiten der Ankerwelle 11, und das Lagerschildelement 30 sichert das in der Aufnahmeöffnung 21 der Motorbrücke 20 gehaltene Wälzlager 13 gegen Verlagerungen in Rich­ tung auf den Stator 1, so daß infolge der Preßsitzver­ bindung zwischen Wälzlager 13 und Ankerwelle 11 auch der Anker gegen derartige Verlagerungen gesichert wird.

Das Lagerschildelement 30 dient auch zur Halterung der beiden Kohlebürsten, von denen nur eine Kohlebürste 43 in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Kohlebürsten werden je­ weils an einem Kohlehalter 40 befestigt, indem die Öse der Bürstenlitze 44 mittels einer durch eine Bohrung 41 im Kohlehalter 40 geführten Schraube 45 am Kohlehalter angebracht wird. Am Kohlehalter 40 ist in üblicher Weise eine Spiralfeder 42 befestigt, die auf die Kohlebürste eine Federkraft in Richtung auf den Kollektor 12 des in den Stator eingesetzten Ankers 10 ausübt.

Zur Befestigung der Kohlebürsten werden diese zusammen mit dem Kohlehalter und den zugehörigen Bauelementen in die Aufnahmen 35 des in die Motorbrücke 20 eingesteck­ ten Lagerschildelementes eingesetzt, so daß die unteren Enden der Kohlebürsten 43 in Berührung mit dem Kollek­ tor 12 stehen. Die Schrauben 45 werden dann jeweils durch die Öse der Litze 44, durch die Bohrung 41 des Kohlehalters 40 und durch im Lagerschildelement 30 vor­ gesehene Bohrungen 36 geführt und in die Bohrungen 25 der Motorbrücke 20 eingeschraubt. Dabei ist es zweck­ mäßig, sogenannte selbstschneidende Schrauben zu verwen­ den, die sich in die Wandungen der Bohrungen 25 ein­ schneiden. Sind die Schrauben 45 eingeschraubt, so ver­ binden sie einerseits die Kohlehalter mit dem Lager­ schildelement 30 und halten andererseits das Lager­ schildelement 30 in seiner eingesteckten Lage in der Motorbrücke 20.

Ist der Elektromotor auf diese Weise montiert worden, so kann er in die Gehäusehälfte 50 eingelegt werden. Dabei kommt der Stator 1 zur Anlage an den entsprechend geformten Vorsprüngen 52 und 53 an der Innenwand der Gehäusehälfte 50, während die Ringrippe 22 in die in der Gehäusehälfte 50 geformte Tasche 51 eingreift. Auf diese Weise ist die Position des Elektromotors im Gehäu­ se definiert, und die Motorbrücke 20 wird auch in ihrer Lage am Stator 1 gehalten. Dabei stützt die Tasche 51 das Wälzlager 13 und den Dämmring gegen eine Verlage­ rung weg vom Stator 1 ab, so daß auch der Anker 10 gegen Verlagerung in dieser Richtung gesichert ist.

Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, kann oben auf die Gehäusehälfte 50 eine eine elektronische Schaltungsan­ ordnung enthaltende Baueinheit 54 aufgesetzt werden, die von dieser Gehäusehälfte 50 sowie von der anderen, nicht dargestellten Halbschale gehalten wird. Auf die­ ser Baueinheit 54 befinden sich Regelknöpfe 55 und 56, etwa zur Drehmomenteneinstellung und zur Drehzahlein­ stellung. Zwei Abtaststifte 57 erstrecken sich nach unten und befinden sich im montierten Zustand benach­ bart zum Magnetring 15, so daß das sich bei Drehung des Ankers ändernde Magnetfeld von diesen Abtaststiften 57 aufgenommen und der Schaltungsanordnung zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Drehzahl ermittelt und eine entsprechende Regelung vorgenommen werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis 14 sind gleiche Bauteile mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Da dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen mit demjenigen gemäß Fig. 1 bis 7 übereinstimmt, werden im folgenden nur die Abweichungen erläutert.

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Motorbrücke 120 unterscheidet sich von der Motorbrücke 20 gemäß Fig. 1 bis 3. Diese Motorbrücke hat an ihrem in Fig. 8 äußeren Ende eine Aufnahmeöffnung 121 entspre­ chend der Aufnahmeöffnung 21 gemäß Fig. 1 bis 3, benachbart zu der in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, das Lagerschildelement 130 in die Motor­ brücke eingesteckt werden kann. Die Motorbrücke 120 weist zwei einander gegenüberliegende, parallel zur Längsachse der Motorbrücke verlaufende Stifte 123 auf, die in entsprechende Öffnungen im Stator 101 einge­ steckt werden können. Aus diesem Grund entspricht der Abstand der Stifte 123 dem Abstand dieser Öffnungen im Stator 101. Zusätzlich ist an dem der Aufnahmeöffnung 121 gegenüberliegenden Ende der Motorbrücke ein Ringbe­ reich 126 mit Armen 129 vorgesehen, innerhalb dessen die Stifte 123 liegen und dessen Innenabmessungen so gewählt sind, daß die Arme 129 und der Ringbereich 126 über die Außenfläche des Stators 101 geschoben werden können, bis die verdickten Enden der Stifte (Fig. 10) zum Anschlag an der Endfläche des Stators kommen. Dabei liegt die Innenflächen des Ringbereichs 126 und der Arme 129 an der Außenfläche des Stators 101 an.

Ist der Motor nach Montage des Ankers 110 in der vorste­ hend beschriebenen Weise sowie nach Aufsetzen der Motor­ brücke 120 und Einschieben des Ankers 110 in den Sta­ tor 101 einschließlich Einstecken des Motorschildelemen­ tes 130 und Befestigung der Kohlebürsten montiert, so kann er in die Gehäusehälfte 50 eingelegt werden, das die gleiche Form wie das Gehäuseteil 50 gemäß Fig. 1 hat. In diesem Fall kommen der Ringbereich 126 und die Arme 129 der Motorbrücke zur Anlage an den Vorsprün­ gen 52 und 53, wodurch der Stator positioniert wird, während die Ringrippe 122 der Motorbrücke 120 sich in die Tasche 51 erstreckt, so daß auch die Längser­ streckung des an sich gegenüber dem Motor aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 7 kleineren Mo­ tors gemäß Fig. 8 an die Abmessungen des Gehäuseteils 50 angepaßt ist.

Mit Hilfe der einstückig mit dem Ringbereich 126 ausge­ bildeten, aus diesem hervorstehenden Arme 129, die sich über im wesentlichen die gesamte nach Überdeckung durch den Ringbereich 126 verbleibende Länge des Stators 101 erstrecken, wird dessen genaue Halterung im Werkzeugge­ häuse erreicht. Ferner ergibt sich durch Zwischenschal­ tung der Arme 129 eine geringere Belastung des Werkzeug­ gehäuses als bei direkter Berührung zwischen diesem und dem Metall des Stators.

Claims (3)

1. Elektromotor mit einer an einem Ende seines Sta­ tors (1; 101) angebrachten Motorbrücke (20; 120), die eine die Umfangsfläche eines Wälzlagers (13; 113) für die Ankerwelle (11; 111) umschließende Aufnahmeöffnung (21; 121) aufweist,
wobei das Wälzlager (13; 113) im Preßsitz auf der Ankerwelle (11; 111) und lösbar in der Aufnahmeöffnung (21; 121) befestigt ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Aufnahmeöffnung (21; 121) und Stator (1; 101) benachbart zum Wälzlager (13; 113) und quer zur Ankerwelle (11; 111) ein Lagerschildelement (30; 130) in die Motorbrücke (20; 120) eingesteckt ist, das das Wälzlager (13; 113) gegen Bewegung in axialer Richtung sichert und zwei parallele und durch einen Einschnitt (33; 133) getrennte Zungen (31, 32; 131, 132) besitzt;
daß das Lagerschildelement (30; 130) Aufnahmen (35; 135) für Kohlebürsten (43; 143) aufweist;
daß im Lagerschildelement (30; 130) benach­ bart zu den Aufnahmen (35; 135) für die Kohle­ bürsten (43; 143) sich in Steckrichtung des Lager­ schildelements (30; 130) erstreckende Bohrun­ gen (36; 136) vorgesehen sind, die bei eingesteck­ tem Lagerschildelement (30; 130) mit Bohrungen (25; 125) in der Motorbrücke (20; 120) fluchten;
und daß die Kohlebürsten (43; 143) mittels der in diese Bohrungen (25, 36; 125, 136) eingeschraubten Schrauben (45; 145) befestigt sind.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wälzlager (13; 113) von einem aus gummielastischem Material bestehenden, in die Auf­ nahmeöffnung (21; 121) eingesetzten Dämmring (14; 114) umgeben ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, mit elektronisch gesteuerter Drehzahl, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem das Wälzlager (13; 113) tra­ genden Ende der Ankerwelle (11; 111) ein Magnet­ ring (15; 115) befestigt ist.