DE3624995A1 - Miniaturmotor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Miniatur
motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht somit aus von einem Miniaturmotor
mit einem Rotor, der so ausgebildet ist, daß er eine
winkelmäßige Ausrichtung zwischen einem Kommutator
und einem Rotorkern dadurch gestattet, daß am Kommu
tator angebrachte Lokalisierungsvorsprünge in Loka
lisierungsöffnungen oder Lokalisierungsschlitze ein
greifen, die am Rotorkern vorgesehen sind.
Bei einem Miniaturmotor, der zur Zufuhr elektri
scher Energie zu den Rotorwicklungen Bürsten und
einen Kommutator aufweist, ist die relative Winkel
position des Rotorkerns bezüglich des Kommutators im
allgemeinen vorgegeben. Zur besseren Veranschaulichung
eines Miniaturmotors, von dem die Erfindung ausgeht,
wird auf Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen verwiesen.
Wie es insbesondere aus Fig. 3(A) und (B) hervorgeht,
weist ein solcher Miniaturmotor einen Kommutator 1 auf,
an dem Lokalisierungsvorsprünge 2 vorgesehen sind. Ein
in Fig. 3(C) dargestellter Rotorkern 3 weist Lokali
sierungsöffnungen oder Lokalisierungsschlitze 4 auf,
die zur Aufnahme der Lokalisierungsvorsprünge 2 dienen.
Wenn die Vorsprünge 2 in die Schlitze 4 eingesetzt
sind, ist die Position des Kommutators 1 bezüglich
des Rotorkerns 3 eindeutig und genug festgelegt.
Fig. 3(A) zeigt den Kommutator von der Seite und
Fig. 3(B) von unten. Fig. 3(C) ist eine Ansicht von
oben auf den Rotorkern 3, und Fig. 3(D) zeigt den
Rotorkern 3 von der Seite. Fig. 3(E) und (F) zeigen
zwei Ausführungsformen des Rotors 8 von der Seite.
Wie bereits erwähnt, enthält der in Fig. 3 dar
gestellte Rotor 8 einen Kommutator 1 mit Vorsprüngen 2
und einen Rotorkern 3 mit Schlitzen 4. Weitere Teile
des in Fig. 3 dargestellten Rotors 8 sind Kommutie
rungssegmente 5, Kommutierungszungen 6, eine Rotor
welle 7, eine Rotorwicklung 9, Rotorwicklungsenden 10,
eine Kommutatorbezugsoberfläche 11, ein aus Isolier
material bestehender säulenförmiger Ansatz 13, ein
aus Isoliermaterial bestehender ausgedehnter Abschnitt
14 und eine Unterlegscheibe 15.
Die folgenden Erläuterungen dienen zum Aufzeigen
des der Erfindung zugrundeliegenden Problems.
Damit der Rotor 8 nach Fig. 3(E) produktiv herge
stellt werden kann, ist es erwünscht, die Rotorwick
lung 9 auf den Rotorkern 3 in einem Zustand aufzu
bringen, bei dem der Kommutator 1 bereits am Rotor 8
angebracht ist, so daß während des Wicklungsvorganges
das Wicklungsende 10 vorübergehend an der Kommutator
zunge 6 befestigt werden kann. Damit das Wicklungsende
10 während des Wickelvorganges von der Kommutatorzunge 6
gehalten werden kann, muß allerdings die Kommutator
zunge 6 bei einer Höhenposition liegen, die sich ober
halb der in Fig. 3(E) eingezeichneten Höhe H der Wick
lung 9 befindet. Hierbei ist H die Höhe der Wicklung 9
von der Oberseite des Rotorkerns 3 aus gerechnet. Damit
die obige Bedingung erfüllt ist, hat ein an die Unter
seite des ausgedehnten Abschnitts 14 angrenzender Kom
mutatorabschnitt eine in Fig. 3(A) eingezeichnete
Länge L 2, die größer als die Wicklungshöhe H (Fig. 3(E))
ist.
Es besteht seit einigen Jahren das Bedürfnis, die
Miniaturmotoren der hier betrachteten Art möglichst
flach auszubilden. Um diesem Bedürfnis gerecht zu werden,
hat man bereits an verschiedenartige Maßnahmen ge
dacht. Eine dieser Maßnahmen besteht darin, die in
Fig. 3(A) eingezeichnete Länge L 1 der Kommutatorsegmen
te 5 möglichst klein zu machen. Gleichermaßen hat man
daran gedacht, die Länge L 2 des oben erwähnten Abschnitts
des Kommutators 1 bei dem in Fig. 3(E) dargestellten
Rotor 8 zu vermindern. Wenn man dies tut, gelangt je
doch die Höhenposition der Kommutatorzungen 6 unter die
Wicklungshöhe H, wie es in Fig. 3(F) dargestellt ist.
Ein derartiger Rotoraufbau behindert den Wicklungsvor
gang zum Ausbilden der Wicklung 9. Um diese Schwierig
keit zu überwinden hat man die drei folgenden Methoden
in Betracht gezogen:
- (1) Der Kommutator 1 wird mit Preßsitz auf die Rotorwelle 7 geschoben, allerdings nur so weit, daß sich die Kommutatorzungen 6 noch oberhalb der Wick lungshöhe H befinden, wie es für diese Rotorteile in Fig. 3(E) gezeigt ist. Die in Fig. 3(A) dargestellten Vorsprünge 2 befinden sich in diesem Zusammenbauzustand allerdings noch oberhalb der Öffnungen oder Schlitze 4 (Fig. 3(C)). Das heißt, daß bei diesem Zusammenbauzustand die Vorsprünge 2 noch nicht in die Schlitze 4 eingrei fen. In diesem Zusammenbauzustand wird der Wicklungsvor gang zur Ausbildung der Wicklung 9 vorgenommen, wobei die Wicklungsenden 10 an den Kommutatorzungen 6 befe stigt werden. Nachdem der Wicklungsvorgang beendet ist, wird der Kommutator 1 auf der Rotorwelle 7 weiter in Richtung auf den Rotorkern 3 vorgeschoben, wobei jetzt die Vorsprünge 2 in die Schlitze 4 gelangen. Der Kommu tator 1 wird so weit auf der Rotorwelle 7 weitergescho ben, bis die Kommutatorbezugsoberfläche 11 (Fig. 3(A)) in Berührung mit dem Rotorkern 3 gelangt.
- (2) Der Kommutator 1 wird erst nach Beendigung des Wickelvorganges und Abschluß der Ausbildung der Rotorwicklung 9 auf dem Rotorkern 3 auf die Rotorwelle 7 aufgesetzt, und erst jetzt werden die Wicklungsenden 10 mit den Kommutatorzungen 6 verbunden.
- (3) Obgleich bildlich nicht dargestellt, wird an stelle der Vorsprünge 2 und der Schlitze 4 auf der Rotorwelle ein gerändelter Abschnitt ausgebildet. Die Arbeitsvorgänge bezüglich der Ausbildung der Rotorwick lung und des Aufpassens des Kommutators werden dann in ähnlicher Weise wie bei der Methode (1) ausgeführt.
Die drei erläuterten Methoden zur Ausbildung der
Rotorwicklung im Verein mit dem Aufbringen oder Auf
passen des Kommutators haben jedoch die folgenden Nach
teile.
Bei der Methode (1) besteht die Gefahr, daß beim
Vorschieben des Kommutators 1 im Anschluß an die Aus
bildung der Rotorwicklung die Vorsprünge 2 und die
Schlitze 4 nicht mehr miteinander ausgerichtet sind.
Das Vorschieben des Kommutators 1 in Richtung auf den
Rotorkern 3 muß daher so vorgenommen werden, daß gleich
zeitig dabei die Winkelausrichtung zwischen den Vor
sprüngen 2 und den Schlitzen 4 überprüft und gegebenen
falls korrigiert wird. Der zusätzliche Schritt der er
neuten winkelmäßigen Ausrichtung vermindert die Effi
zienz des endgültigen Zusammenbaus des Rotors.
Bei der Methode (2) wird der Wickelvorgang zum
Herstellen der Rotorwicklung unabhängig vom Anbringen
der Wicklungsenden 10 an den Kommutatorzungen 6 ausge
führt. Dadurch wird nicht nur die Effizienz beim Zu
sammenbau des Rotors vermindert, sondern es ist auch
schwierig, die Vorsprünge 2 mit den Schlitzen 4 winkel
mäßig auszurichten, welche Schwierigkeit auch bei der
Methode (1) auftritt.
Bei der Methode (3) muß ein zusätzlicher Arbeits
vorgang zur Ausbildung des gerändelten Abschnitts aus
geführt werden. Darüber hinaus garantiert eine einfache
Rändelung keine exakte winkelmäßige Ausrichtung zwischen
dem Kommutator und dem Rotorkern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Miniaturmotor
der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß er trotz
eines flachen Rotors einfach und kostengünstig herge
stellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patent
anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung gestattet eine einfache
Automatisierung bei der Herstellung des Rotors. Der
Kommutator wird zwar unter Anwendung von zwei Arbeits
schritten in seine endgültige Höhenposition auf der
Rotorwelle gebracht, jedoch ist der zweite Arbeits
schritt ein einfacher Vorschubvorgang, weil bereits
nach dem ersten Arbeitsschritt die zur winkelmäßigen
Ausrichtung dienenden und nach der Erfindung verlängerten
Vorsprünge des Kommutators in die zugehörigen Öffungen
oder Schlitze im Rotor bzw. im Rotorkern ragen. Dennoch
befinden sich nach dem ersten Arbeitsschritt die Kom
mutatorzungen oberhalb der Höhe der auszubildenden
Rotorwicklung, so daß der Wickelvorgang nicht gestört
wird und gleichzeitig beim Wickeln die Wicklungsenden
an den Kommutatorzungen angebracht werden können. Die
erfindungsgemäße Lösung gestattet eine kompakte flache
Ausbildung des Rotors im Verein mit einer effizienten
kostengünstigen Herstellung des flachen Rotors.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen in einem Miniaturmotor nach der
Erfindung benutzten Kommutator von der Seite und von
unten,
Fig. 2 einen in einem erfindungsgemäßen Minia
turmotor verwendeten Rotor in verschiedenen Herstellungs
stadien zur Erläuterung des Aufpaßvorganges des Kommu
tators im Verein mit der Ausbildung der Rotorwicklung,
und
Fig. 3 wie bereits erwähnt, einen Rotor eines
herkömmlichen Miniaturmotors mit zugehörigen Teilen zur
Erläuterung des erfindungsgemäßen Problems.
In Fig. 1 und 2 sind Teile, die mit Teilen nach
Fig. 3 übereinstimmen oder ihnen ähnlich sind, mit
denselben Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich ist
vor allem die Ausbildung der vorspringenden Teile oder
Vorsprünge 2, die, wie insbesondere aus Fig. 1(A) er
sichtlich, verlängert sind und aus zwei Abschnitten
bestehen, nämlich aus einem zum provisorischen oder
vorläufigen Einsetzen dienenden Abschnitt 2-1, der
nachfolgend Hilfseinsetzabschnitt genannt wird, und
aus einem zum endgültigen oder vollständigen Einsetzen
dienenden Abschnitt 2-2, der nachfolgend Haupteinsetz
abschnitt genannt wird. In Fig. 2(C) ist noch eine
Schub- oder Stoßvorrichtung 12 dargestellt, die dazu
dient, den aufgeschobenen Kommutator in seine endgül
tige Zusammenbaulage zu bringen.
Wie bereits erwähnt, weist der Vorsprung 2 des
Kommutators 1 des erfindungsgemäßen Miniaturmotors
einen Hilfseinsetzabschnitt 2-1 auf, der während des
Wicklungsvorganges der Rotorwicklung 9 bereits in die
zur winkelmäßigen Ausrichtung dienenden Öffnungen oder
Schlitze 4 im Rotorkern 3 ragt. In diesem Zusammenhang
sei erwähnt, daß der Rotorkern 3 und die Öffnungen
oder Schlitze 4 in ähnlicher Weise ausgebildet sind,
wie es in Fig. 3(C) dargestellt ist. Ferner weist der
Vorsprung 2 den Haupteinsetzabschnitt 2-2 auf, der im
Anschluß an den Wickelvorgang der Rotorwicklung 9 in
die Öffnung oder den Schlitz 4 vorgeschoben wird. Während
des Wickelvorganges der Rotorwicklung befindet sich
somit der Haupteinsetzabschnitt 2-2 im wesentlichen
noch außerhalb bzw. oberhalb des Schlitzes 4. Ein in
Fig. 1(A) eingezeichneter Abstandspfeil L 3 gibt den
Abstand oder die Strecke zwischen der Oberseite des
Rotorkerns 3 und der Kommutatorzunge 6 während des
Wickelvorganges der Rotorwicklung an. Die ebenfalls
in Fig. 1(A) mit einem Pfeil L 4 eingezeichnete Länge
des Haupteinsetzabschnitts 2-2 ist so bemessen, daß
der Abstand L 3 größer als die Wicklungshöhe H ist. Der
Umstand, daß die Position der Kommutatorzunge 6 ober
halb der Wicklungshöhe H liegt, erleichtert es außer
ordentlich, den Wickelvorgang zum Herstellen der
Rotorwicklung auszuführen, und zwar einschließlich
des Anbringens des Wicklungsendes an der Kommutator
zunge 6. Zur Montage des Kommutators 1 bei seiner vor
bestimmten endgültigen Position, die in Fig. 2(C) dar
gestellt ist, kann nach Beendigung des Wickelvorganges
für die Rotorwicklung der Kommutator 1 durch einen
einfachen Schiebe- oder Stoßvorgang in Richtung des
Rotorkerns 3 sehr leicht und genau in seine vorbestimm
te Endposition gebracht werden, weil die Hilfseinsetz
abschnitte 2-1 während der Durchführung des Wickelvor
ganges bereits in die Öffnungen oder Schlitze 4 ragen.
Dies bedeutet, daß die relative Winkelposition zwischen
Kommutator 1 und Rotorkern 3 bereits vor diesem end
gültigen Montageschritt des Kommutators 1 festgelegt
ist. Der Vorgang zur Ausbildung der Rotorwicklung 9 im
Verein mit dem Aufbringen des Kommutators 1 wird im
folgenden an Hand Fig. 2(A) bis (C) im einzelnen er
läutert.
Zunächst wird der in Fig. 1 dargestellte Kommuta
tor 1 auf die Rotorwelle 7 aufgesetzt, und zwar derart,
daß die an den vorderen Enden der Vorsprünge 2 des
Kommutators 1 ausgebildeten Hilfseinsetzabschnitte 2-1
in die im Rotorkern 3 ausgebildeten Schlitze 4
(Fig. 3(C)) ragen. Dieser Zusammenbauzustand ist in
Fig. 2(A) dargestellt. Das Einsetzen oder Einschieben
der Hilfseinsetzabschnitte 2-1 in die Schlitze 4 kann
sehr leicht vorgenommen werden, weil in diesem Zustand
die Rotorwicklung 9 noch nicht auf dem Rotorkern 3
ausgebildet worden ist.
Als nächster Schritt wird die Rotorwicklung 9
auf den Rotorkern 3 gewickelt, wie es in Fig. 2(B) dar
gestellt ist. Der Rotorwickelvorgang umfaßt auch das
Anbringen der Wicklungsenden an den Kommutatorzungen 6.
Der Wickelvorgang für die Rotorwicklung 9 einschließ
lich des Anbringens der Wicklungsenden 10 an den Kom
mutatorzungen 6 kann sehr leicht und deshalb unter
Einsatz von Automaten vorgenommen werden, weil sich die
Kommutatorzungen 6 oberhalb der endgültigen Höhe H der
Rotorwicklung 9 befinden. Nachdem der Wicklungsvorgang
für die Rotorwicklung 9 beendet ist, werden die Wick
lungsenden 10 beispielsweise durch Löten an den Kommu
tatorzungen 6 befestigt. Auch dieser Vorgang ist sehr
leicht der Automation zugänglich.
Nachdem die Wicklungsenden 10 an den Kommutator
zungen 6 befestigt sind, wird unter Verwendung eines
Stoßwerkzeugs, beispielsweise der Kommutatorstoßvor
richtung 12, der Kommutator 1 in Richtung auf den
Rotorkern 3 gestoßen oder geschoben, wie es in Fig. 2(C)
dargestellt ist. Nach Beendigung dieses Stoßvorganges
des Kommutators 1 in Richtung auf den Rotorkern 3 sind
die Haupteinsetzabschnitte 2-2 der Vorsprünge 2 voll
ständig in die Schlitze 4 eingeschoben, so daß jetzt die
Kommutatorbezugsoberfläche 11 (Fig. 1(A)) in Berührung
mit dem Rotorkern 3 steht. Da die Hilfseinsetzabschnit
te 2-1 am vorderen Ende der Vorsprünge 2 bereits in
die Schlitze 4 eingesetzt sind, bevor der Kommutator 1
mit Hilfe der Kommutatorstoßvorrichtung 12 in Richtung
auf den Rotorkern 3 gestoßen wird, ist es nicht noch
mals notwendig, den Kommutator 1 bezüglich dem Rotor
kern 3 winkelmäßig auszurichten, wenn der Kommutator 1
in seine endgültige Lage gebracht wird.
Das anfängliche Einschieben der Hilfseinsetzab
schnitte 2-1 in die Schlitze 4 geht ebenfalls leicht
vonstatten, da, wie aus Fig. 1(A) ersichtlich, die
Hilfseinsetzabschnitte 2-1 sich in ihrem Querschnitt
in Richtung auf ihr vorderes Ende verjüngen und des
halb einen kleineren Querschnitt als die Schlitze 4
haben.
Bei Befolgung der an Hand von Fig. 2(A) bis (C)
erläuterten Vorgänge oder Arbeitsschritte ist es
äußerst einfach, den gewünschten flachen Rotor 8 her
zustellen, wie er letztlich in Fig. 2(C) dargestellt
ist. Die an Hand von Fig. 2(A) bis (C) erläuterten
Vorgänge sind sehr leicht der Automation zugänglich.
Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung
eines flachen Miniaturmotors dadurch, daß unter An
wendung einfachster Herstellungsschritte der Rotor
flach ausgebildet wird. Da alle Herstellungsschritte
leicht automatisierbar sind, und zwar einschließlich
des Anbringens der Wicklungsenden an den Kommutator
zungen, läßt sich der gewünschte flache Rotor äußerst
einfach und kostengünstig fertigen.
Claims (3)
1. Miniaturmotor, enthaltend einen Rotor mit einem
Kommutator, der Lokalisierungsvorsprünge aufweist, die
auf einer mit einem Rotorkern in Berührung stehenden
Kommutatorbezugsoberfläche ausgebildet sind, und mit
im Rotor bzw. im Rotorkern vorgesehene Lokalisierungs
öffnungen zur Aufnahme der Lokalisierungsvorsprünge,
wobei beim Anbringen des Kommutators auf dem Rotorkern
die Lokalisierungsvorsprünge in die Lokalisierungsöff
nungen so tief eingesetzt werden, bis die Kommutator
bezugsoberfläche mit dem Rotorkern in Berührung kommt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Eingreifen in die Lokalisierungsöffnungen (4)
jeder der Lokalisierungsvorsprünge (2) einen zum vor
läufigen Einsetzen dienenden Hilfseinsetzabschnitt (2-1)
mit einem Querschnitt aufweist, der kleiner als der
Querschnitt von jeder der Lokalisierungsöffnungen ist,
und einen zum endgültigen Einsetzen dienenden Hauptein
setzabschnitt (2-2) eine solche Länge (L 4) hat, daß in einem
Zusammenbauzustand, bei dem die Hilfseinsetzabschnitte
(2-1) in die Lokalisierungsöffnungen eingesetzt sind,
am Kommutator (1) vorgesehene Kommutatorzungen (6) eine
Höhenposition einnehmen, die oberhalb der Höhe der
Rotorwicklungen (9) liegt.
2. Miniaturmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Lokalisierungsvorsprünge (2) aufweisende
Kommutator (1) enthält: einen aus Isoliermittel be
stehenden Ansatz (13), in den die Rotorwelle (7) ein
greift, Kommutatorsegmente (5), die in Winkelabständen
von 120° auf dem Ansatz (13) angeordnet sind, einen
aus Isoliermaterial bestehenden ausgedehnten Abschnitt
(14), der mit dem Ansatz (13) verbunden ist und zur
Halterung der Kommutatorzungen (6) der Kommutatorsegmen
te (5) dient, eine Unterlegscheibe (15) zum Einpassen
der Kommutatorzungen (6) an den ausgedehnten Abschnitt
(14) in einem Zustand, bei dem die Kommutatorzungen (6)
in ihrer Position gehalten sind, und die Lokalisie
rungsvorsprünge (2), die mit dem ausgedehnten Abschnitt
(14) verbunden sind und sich in Axialrichtung des
Rotors (8) erstrecken.
3. Miniaturmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lokalisierungsöffnungen (4) auf dem Rotorkern
(3) in einer Anzahl von drei vorgesehen sind und in
Winkelabständen von 120° auf einer Stirnfläche eines
lamellierten Rotorkerns (3) ausgebildet sind.
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