DE3805401C2 - - Google Patents
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- H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
In einem Miniaturmotor, in dem den Rotor- (oder Läufer-
bzw. Anker-) Wicklungen über einen Kommutator oder Stromwender
Leistung zugeführt wird, welcher in Schleifkontakt
mit Bürsten kommt, in die ein Gleichstrom eingespeist wird,
führen zwischen den Bürsten und dem Kommutator erzeugte
elektrische Funken zur Erzeugung unerwünschten elektrischen
Rauschens und begünstigen die Abnutzung und den Verbrauch
des Kommutators und der Bürsten, wodurch die Betriebsdauer
des Miniaturmotors vermindert wird. Um dieses Problem zu
beseitigen, ist eine Anordnung bekannt, in der ein ringförmiges
funkenlöschendes Element (ein ringförmiger Widerstand,
beispielsweise ein Varistor) zwischen Kommutatorsegmenten
(Kommutatorstegen oder -lamellen) geschaltet ist.
Gewöhnlich ist das funkenlöschende Element elektrisch
an den Kommutator durch Löten oder Kleben unter Verwendung
eines elektrisch leitenden Haftmittels angeschlossen. Wegen
der außerordentlich heiklen und kritischen Natur des Kommutators,
erfordern das funkenlöschende Element und andere
Komponenten eines Miniaturmotors, die Anbringung und der
Zusammenbau derartiger Komponenten einen hohen Grad an
Fertigkeit, woraus ein schlechter Arbeitswirkungsgrad sowie
Schwierigkeiten bei Arbeitsersparnismaßnahmen resultieren.
Insbesondere involviert der Varistor Probleme hinsichtlich
der Qualität, da er, wenn er lokal erwärmt wird, dazu neigt,
Risse, Brüche, oder Spalte hervorzurufen.
Auch in den im folgenden erläuterten Anordnungen ist
die Anbringung des funkenlöschenden Elements nicht unproblematisch.
Die DE-AS 19 38 229 beschreibt eine Entstöreinrichtung für
Kleinstmotoren, in denen in einem auf die Läuferwelle aufsteckbaren
Isolierkörper eingebettete Kollektorlamellen mit
Lötfahnen für den Anschluß der Wicklungsdrahtenden ausgebildet
sind. Die Lötfahnen erstrecken sich radial bezüglich
der Welle vom Isolierkörper. Ein Träger für Entstörkondensatoren
ist separat vom Isolierkörper und den eingebetteten
Kollektorlamellen vorgesehen und wird auf einen Bund des
Isolierkörpers aufgesteckt. Der Träger ist als Halbleiterscheibe
mit darauf vorgesehenen Sperrschichtkondensatoren
und Kontaktflächen in Form von Ringsegmenten ausgebildet.
Beim Zusammenbau wird dieser Träger mit den Kondensatoren
durch den Bund zentriert und muß so ausgerichtet aufgesteckt
werden, daß die Kontaktflächen jeweils an den radial abstehenden
Lötfahnen anliegen, bevor Kontaktflächen, Lötfahnen
und Anschlußdrähte miteinander verlötet werden.
Die in der US-PS 34 87 248 beschriebene Anordnung ist
ähnlich. Auch hier bestehen die Kommutatorsegmente aus Lamellen
mit hieran vorgesehenen Anschlußabschnitten. Zwischen
einem Kommutatorhaltering und dem Wicklungskern ist eine
Scheibenanordnung vorgesehen, die auf der dem Kern zugewandten
Seite eine funkenlösende Widerstandsbeschichtung
und auf der dem Kern abgewandten Seite leitfähige Abschnitte
trägt, die mit den Anschlußabschnitten verlötet werden. Zudem
weist die Scheibenanordnung Durchbohrungen im Bereich der
leitfähigen Abschnitte zum Durchführen der Wicklungsenden
auf. Durch Verlöten der Wicklungsenden in den Bohrungen wird
die Verbindung zu den leitfähigen Abschnitten und der Widerstandsbeschichtung
auf der anderen Seite hergestellt.
In beiden Anordnungen sind demnach zwar die radialen
Anschlußabschnitte einstückig an den Kommutatorlamellen
ausgebildet. Es dienen jedoch von den Lamellen mit den Anschlußabschnitten
unabhängig ausgebildete Halteglieder zur
Ausrichtung und Halterung des funkenlöschenden Elements. In
beiden Fällen sind leitende Flächen auf den Haltegliedern in
bestimmter Weise bezüglich der Anschlußabschnitte auszurichten,
bevor sie verlötet werden können und die Verbindung zu den
Anschlußabschnitten hergestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern,
daß eine feste und einfache Anpassung des funkenlöschenden
Elements an die Kommutatorsegmente möglich ist, sowie darüber
hinaus auch ein einwandfreier zuverlässiger Kontakt der Zuleitungsdrähte
an den Anschlußabschnitt herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach sind einerseits jeweils
der Kommutatorabschnitt, der Anschlußabschnitt und der Halteabschnitt
für das funkenlöschende Element einstückig ausgebildet.
Tragende und halternde Teile wie der Bund und
Träger der DE-AS 19 38 229 sowie der Kommutatorring und die
Scheibenanordnung der US-PS 34 87 248 entfallen somit. Der
Halteabschnitt ist Bestandteil bzw. eine unmittelbare Fortsetzung
des Anschlußabschnitts, wozu dieser senkrecht zur
Motorwelle, d. h. in radialer Richtung umgebogen ist. Am sich
derart radial vom Anschlußabschnitt wegerstreckenden Halteabschnitt
kann das funkenlöschende Element in jeder beliebigen
Lage ohne besondere Ausrichtung schnell und einfach gleichzeitig
gehaltert und kontaktiert werden.
Besondere Halteplatten oder -scheiben für das funkenlöschende
Element mit auszurichtenden Kontaktflächen zur Herstellung
der Verbindung zum Anschlußabschnitt sind vermieden,
da dieser und der Halteabschnitt bereits von vornherein zusammenhängend
ausgebildet sind. Somit können beliebige ringförmige
funkenlöschende Elemente ohne besondere Träger schnell
und zuverlässig an den sich radial erstreckenden Halteabschnitten
einfacher einstückiger Kommutatorsegmente angebracht
werden.
Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Halsabschnitts
kann nicht nur der Anschlußabschnitt leicht gebogen
werden, sondern es kann infolge des lokal höheren elektrischen
Widerstandes auch die erforderliche Wärme mit geringem
Stromwert erzielt werden. Da ein guter Kontakt somit
bereits bei geringem Stromwert einer Widerstandslötung
erzielt wird, wird auch bei simultaner Anlötung eines
Varistors dieser nicht geschädigt. Der Zuleitungsdraht wird
vom umgebogenen Bereich vorteilhaft umschlossen. Somit sind
eine zuverlässige Anbringung und Kontaktierung des Drahtes
gewährleistet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Elementhalteabschnitt
und der Anschlußabschnitt durch eine Verzinnung
(d. h. einen Überzug mit Lötmittel) vorbehandelt worden.
Ferner wird vorzugsweise ein ringförmiger Varistor als
das funkenlöschende Element verwendet.
In einer anderen Weiterbildung weist der erfindungsgemäße
Rotor einen Ringwiderstand auf, der als funkenlöschendes
Element verwendet wird.
Ferner umfaßt der Rotor vorzugsweise einen in Form hergestellten
Kommutator (einen als Formpreß- oder Spritzteil
ausgebildeten Kommutator), in welchem Kommutatorsegmente
integral mit einem aus Kunstharz hergestellten isolierenden
zylindrischen Bauelement geformt sind.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, wobei
Fig. 1A eine Ansicht von vorn auf
dieses Ausführungsbeispiel und
Fig. 1B eine vergrößerte
teilweise Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels
entlang der Linie A-A aus Fig. 1A zeigt;
Fig. 2 eine Hilfsdarstellung zur Erklärung eines
im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwendeten Kommutators, wobei
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht und
Fig. 2B eine Abwicklung des Kommutators zeigt.
In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 einen
Rotoreisenkern oder Ankereisenkern; 2 eine Motorwelle;
3 einen isolierenden Zylinder; 4 ein Kommutatorsegment
oder einen Kommutatorsteg; 5 einen kommutierenden Ab
schnitt oder Bereich; 6 einen Anschlußabschnitt oder
-bereich; 7 einen Elementhalteabschnitt; 8 eine isolie
rende Beilage- oder Unterlagscheibe (Washer); 9 einen
Zuleitungsdraht; 10 einen Varistor; 11 einen Halsbereich
und 12 einen isolierenden Flansch oder Rand.
Vor der Beschreibung des in Fig. 1 gezeigten Aus
führungsbeispieles wird zunächst an Hand Fig. 2 ein in
dieser Fig. 1 verwendetes Kommutatorsegment 4 erläutert.
Dieses Kommutatorsegment 4 weist im wesentlichen densel
ben Aufbau wie das in der japanischen Gebrauchsmuster
anmeldung 1 14 086/1981 der vorliegenden Anmelderin
offenbarte Kommutatorsegment auf. Hierbei ist der Lei
tungsdraht 9 der Rotorwicklung am Anschlußabschnitt 6
in einer solchen Weise mittels Widerstandsschweißung
angeschweißt, daß der Zuleitungsdraht 9 vom gebogenen
Bereich des Anschlußbereichs 6 gefaßt und gehalten wird,
wie in Fig. 2A gezeigt ist. Wie ferner in der in Fig. 2B
dargestellten Abwicklungsansicht des Kommutatorsegments
4 gezeigt ist, ist der Zuleitungsdraht 9 noch wirksamer
mit dem Anschlußabschnitt 6 durch die Ausbildung eines
Einschnürungs- oder Halsbereichs 11 im Anschlußab
schnitt 6 verschmolzen und verschweißt.
Im im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendeten
Kommutatorsegment ist der Elementhalteabschnitt 7 inte
gral mit dem Anschlußabschnitt 6 ausgebildet, wie aus
der Fig. 2B hervorgeht. Die Fig. 2A zeigt den Fertigungs
zustand, in dem das Kommutatorsegment 4 bereits an den
Punkten, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 2B
angezeigt sind, gebogen ist; dabei ist der in Fig. 2B
gezeigte Halsbereich um 180° umgebogen.
Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Ausfüh
rungsbeispiel weist eine Motorwelle 2 und einen Rotor
eisenkern 1 auf, der fest an die Motorwelle 2 angepaßt
und daran befestigt ist, mit der ein isolierender Zylin
der 3 ebenfalls fest verbunden ist. Der isolierende Zy
linder 3 weist einen integral angeformten isolierenden
Flansch 12 auf, der in einer solchen Weise hervortritt,
daß er eine beinahe vertikale Oberfläche zur Motorwelle 2
ausbildet. Ferner ist das in Fig. 2A gezeigte Kommuta
torsegment fest an den isolierenden Zylinder 3 angepaßt
und daran befestigt, indem das Kommutatorsegment 4 in
einer solchen Weise angeordnet wird, daß der kommutie
rende Abschnitt 5 in Kontakt mit dem isolierenden Zylin
der 3 kommt und daß der Anschlußabschnitt 6 in Kontakt
mit dem isolierenden Flansch 12 gerät, und indem die
isolierende Unterlagscheibe 8 am kommutierenden Abschnitt
5 des Kommutatorsegments 4 angepaßt angebracht wird. Auf
dem Kommutatorsegment 4 in einer Richtung senkrecht zur
Motorwelle 2 vorgesehen, ist ein Elementhaltebereich 7,
auf dem ein ringförmiger funkenlöschender Varistor 10 in
einer solchen Weise befestigt ist, daß er in Kontakt mit
dem Elementhaltebereich 7 kommt. Der Elementhaltebereich 7
ist elektrisch mit dem Varistor 10 mit einer geeigneten
Verbindungsart, wie beispielsweise mittels Anlöten oder
Anschmelzen, verbunden.
Im vorgenannten Beschreibungsteil wurde das in
Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel erläutert. Im
Stadium im Verlauf des Zusammenbaus der in Fig. 1 ge
zeigten fertiggestellten Anordnung, bei welchem das
Kommutatorsegment 4 auf dem isolierenden Zylinder 3 an
geordnet ist, ist der Halsbereich 11 (gezeigt in Fig. 2)
des Anschlußabschnitts 6 halb oder auf die Hälfte umge
bogen (beispielsweise in eine U-Form gebogen), um auf
diese Weise den Zuleitungsdraht 9 der nicht gezeigten,
um den Rotoreisenkern 1 gewickelten Rotorwicklung auf
zunehmen. Infolgedessen wird der Zuleitungsdraht 9
elektrisch mit dem Anschlußabschnitt 6 gekoppelt, indem
der Zuleitungsdraht 9 in den gebogenen Bereich des Hals
abschnitts 11 eingeführt wird und daraufhin mittels
Widerstandsschweißung an den Anschlußabschnitt 6 in
einem Fertigungszustand angeschweißt wird, in welchem
das Kommutatorsegment 4 auf dem isolierenden Zylinder 3
in Position gehalten wird.
Der Anschmelz- oder Anschweißvorgang mittels Wider
standsschweißen bedeutet, daß der Anschlußabschnitt 6
einerseits gebogen ist, um den Zuleitungsdraht 9 zu
sichern und zu arretieren, und daß andererseits mit
einem nicht dargestellten, auf den Anschlußabschnitt 6
aufgedrückten Elektrodenstab Spannung zugeführt wird.
Die Wärme, die durch den infolge der Spannungszufuhr
im Anschlußabschnitt 6 fließenden Strom erzeugt wird,
schmilzt oder schweißt den Zuleitungsdraht 9 und den
Anschlußabschnitt 6 zusammen.
Ganz allgemein weist der oben beschriebene An
schmelz- oder Anschweißvorgang mittels Widerstands
schweißen den Vorteil auf, daß er sich für die Automa
tion anbietet. Jedoch hat er gleichzeitig den Nachteil
einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Die mit dem
Anschmelzvorgang durch Widerstandsschweißen verbundene
schlechte elektrische Leitfähigkeit geht größtenteils
auf den schlechten Kontakt zwischen dem Zuleitungsdraht 9
und dem Anschlußabschnitt 6 zurück. Um den Grund für
diesen Mangel zu beseitigen, kann man in Betracht ziehen,
sowohl den Wert des im Anschlußabschnitt 6 fließenden
Stroms als auch den Druck zu erhöhen, mit dem der Elek
trodenstab auf den Anschlußabschnitt 6 aufgedrückt wird.
Dieses könnte jedoch nicht nur zur Deformation des iso
lierenden Zylinders 3, des isolierenden Flansches 12 usw.
führen, sondern auch einen Bruch des Zuleitungsdrahtes 9
nach sich ziehen.
Mit der Erfindung ist beabsichtigt, die vorgenannten,
mit dem Anschweißvorgang verbundenen Probleme zu besei
tigen, indem die Breite oder Dicke des Teils des Anschluß
abschnitts 6, auf den der Zuleitungsdraht 9 aufgedrückt
ist, so zu vermindern, daß auf diese Weise ein Bereich
entsteht, der einen höheren elektrischen Widerstand auf
weist, oder, indem wie im vorliegenden Fall, ein Hals
bereich ausgebildet wird. Durch Ausbildung des einge
schnürten Halsabschnitts 11 kann nicht nur der Anschluß
abschnitt 6 leicht gebogen werden, sondern es kann auch
die erforderliche Wärme mit geringem Stromwert erzielt
werden, wobei das erwärmte Gebiet auf einen schmalen
Bereich begrenzt ist. Dies erleichtert die Verhinderung
eines schlechten Kontakts zwischen Anschlußabschnitt 6
und Zuleitungsdraht 9 sowie auch die Deformation durch
Wärme des isolierenden Zylinders 3.
Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann
der Varistor 10 leicht am Elementhalteabschnitt 7 be
festigt werden, weil der Elementhalteabschnitt 7 integral
mit dem Anschlußabschnitt 6 in senkrechter Richtung zur
Motorwelle 2 vorgesehen ist. Durch Unterwerfung des An
schlußabschnitts 6 und des Elementhalteabschnitts 7 vorab
einer Vorbehandlung, wie beispielsweise einer Verzinnung,
d. h. Beschichtung mit Lötmittel, können das Anlöten des
Varistors 10 an den Elementhalteabschnitt 7 sowie auch
das Anschweißen oder Anschmelzen des Zuleitungsdrahts 9
an den Anschlußabschnitt 6 weiterhin erleichtert werden.
Darüber hinaus kann das Anlöten des Varistors 10 an den
Elementhalteabschnitt 7 auch simultan ausgeführt werden.
Obwohl das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einen
Varistor als funkenlöschendes Element verwendet, kann
dieses Ausführungsbeispiel auch mit einem Ringwiderstand
als funkenlöschendes Element ausgebildet werden.
Auch kann die vorliegende Erfindung auf in Gieß-,
Spritz- oder Preßform hergestellte Kommutatoren angewen
det werden, in denen Kommutatorsegmente mit einem aus
einem Kunstharz hergestellten isolierenden Bauteil inte
gral geformt sind.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ermög
licht es die Erfindung, einen Rotor für Miniaturmotoren
mit einem ringförmigen funkenlöschenden Element zur
Unterdrückung von zwischen dem Kommutator und den Bürsten
erzeugten elektrischen Funken auszubilden, in welchem
Rotor das funkenlöschende Element einfach installiert
sowie elektrisch angeschlossen werden kann, indem am
Anschlußabschnitt des Kommutators ein Elementhalteab
schnitt ausgebildet wird, an den das funkenlöschende
Element angepaßt und angebracht sowie angeschweißt bzw.
angelötet wird.
Claims (6)
1. Rotor für Miniaturmotoren mit einem ringförmigen funkenlöschenden
Element zum Unterdrücken von zwischen Kommutatorsegmenten
und Bürsten erzeugten elektrischen Funken,
welches mit den Kommutatorsegmenten elektrisch verbunden
ist, von denen jedes einen in Kontakt mit den Bürsten kommenden
kommutierenden Abschnitt und einen Anschlußabschnitt
aufweist, an den ein Zuleitungsdraht einer Rotorwicklung
angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kommutatorsegment (4) in einstückiger Ausbildung mit dem kommutierenden Abschnitt (5) den Anschlußabschnitt (6) mit einem um 180° gebogenen Halsabschnitt (11) zum elektrischen Anschluß des Zuleitungsdrahts (9) und mit einem durch Biegen des Anschlußabschnitts (6) gebildeten Elementhalteabschnitt (7) umfaßt, der sich radial zur Motorwelle (2) erstreckt, und der mit jeder beliebigen Oberfläche des funkenlöschenden Elements (10) elektrisch und mechanisch fest verbunden ist.
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kommutatorsegment (4) in einstückiger Ausbildung mit dem kommutierenden Abschnitt (5) den Anschlußabschnitt (6) mit einem um 180° gebogenen Halsabschnitt (11) zum elektrischen Anschluß des Zuleitungsdrahts (9) und mit einem durch Biegen des Anschlußabschnitts (6) gebildeten Elementhalteabschnitt (7) umfaßt, der sich radial zur Motorwelle (2) erstreckt, und der mit jeder beliebigen Oberfläche des funkenlöschenden Elements (10) elektrisch und mechanisch fest verbunden ist.
2. Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt (6) durch Widerstandsschweißen
elektrisch mit dem Rotorwicklungszuleitungsdraht (9) verbunden
ist.
3. Rotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elementhalteabschnitt (7) und der Anschlußabschnitt
(6) einer Vorbehandlung wie einer Verzinnung unterzogen
worden sind.
4. Rotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein ringförmiger Varistor als funkenlöschendes Element
(10) verwendet ist.
5. Rotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ringwiderstand als funkenlöschendes Element (10)
verwendet ist.
6. Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein in Form hergestellter Kommutator durch integrale
Ausbildung der Kommutatorsegmente (4) mit einem isolierenden,
aus Kunstharz hergestellten Bauelement (Zylinder 3)
gestaltet ist.
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