DE4419855A1 - Electric motor with insulator in shaft between armature and casing - Google Patents
Electric motor with insulator in shaft between armature and casingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Ankerwelle- und wicklung und mit galvanischer Trennung der Ankerwicklung von metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen. Die Erfindung betrifft ferner auch eine derartige Ankerwelle selbst und eine Verfahren zur Herstellung einer derartigen Ankerwelle.The invention relates to an electric motor with a Armature shaft and winding and with galvanic isolation of the Armature winding of metallic housing or Tool parts. The invention also relates to a such armature shaft itself and a method for Production of such an armature shaft.
Solche Elektromotoren werden überwiegend in tragbaren Geräten und Antrieben, beispielsweise in Küchengeräten, Staubsaugern, Bohrmaschinen und anderen Elektrowerkzeugen, eingesetzt. Der Netzanschluß dieser Geräte weist in deren Schutzklasse II keinen elektrischen Schutzleiter auf, und deshalb müssen, wie zwingend vorgeschrieben, die stromführenden Bauteile von den metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen galvanisch einwandfrei getrennt werden.Such electric motors are mostly used in portable Devices and drives, for example in kitchen appliances, Vacuum cleaners, drills and other power tools, used. The network connection of these devices points in their Protection class II no electrical protective conductor, and therefore, as mandatory, the current-carrying components from the metallic housing or Tool parts are galvanically separated properly.
In der deutschen Patentschrift 19 08 656 ist ein Elektrowerkzeug-Motorgehäuse aus Kunststoff beschrieben, in dessen abtriebsseitiger Stirnfläche ein metallischer Zentrierring eingespritzt ist, mit dem ein metallisches Getriebegehäuse verschraubt ist. Ein Ständer mit seiner Ständerwicklung ist am Motorkunststoffgehäuse so befestigt, daß er vom Zentrierring und dem Getriebegehäuse isoliert ist. Die wicklungslose Ankerwelle ist mit ihrem abtriebsfernen Ende gegen alle Metallteile isoliert gelagert und steht mit ihrem abtriebsseitigen Ende mit dem Getriebegehäuse in elektrisch leitender Verbindung. Es ist aber nicht gewährleistet, daß bei einem Kurzschluß in der Ständerwicklung und der damit verbundenen Wärmeentwicklung nicht eine elektrische Verbindung von der Wicklung über den Ständer, den Anker und die Ankerwelle zum Getriebegehäuse geschaffen wird. Eine solche mögliche Verbindung ist aber unzulässig.In German patent 19 08 656 there is a Described power tool motor housing made of plastic, a metallic one in its output-side face Centering ring is injected with which a metallic Gear housing is screwed. A stand with his Stator winding is attached to the motor plastic housing so that it is isolated from the centering ring and the gearbox is. The winding armature shaft is with your end remote from the output, insulated against all metal parts and stands with its output end with the Gear housing in an electrically conductive connection. It But it is not guaranteed that in the event of a short circuit in the stator winding and the associated Heat development is not an electrical connection the winding over the stator, the armature and the armature shaft to the gear housing is created. Such a possible Connection is not permitted.
In der deutschen Offenlegungsschrift 25 43 549 ist ferner ein Anker für Kommutatormaschinen beschrieben, bei dem auf die Ankerwelle unter Zwischenfügung einer gespritzten Kunststoffschicht ein Metallrohr zur Halterung des Ankereisenpakets, der Ankerwicklung und des Kommutators aufgeschoben ist. Diese Kunststoffschicht isoliert die Ankerwicklung von der Ankerwelle. Von Nachteil ist, daß zur Herstellung der Isolationsschicht die Ankerwelle und das umwickelte Eisenpaket als Einlegeteil in eine Spritzgußform eingebracht werden müssen. Dadurch ist dieser Arbeitsgang nur bedingt in einen automatischen Arbeitsablauf zu integrieren.In German Offenlegungsschrift 25 43 549 is also described an armature for commutator machines in which sprayed onto the armature shaft with the interposition of a Plastic layer a metal tube to hold the Armature iron pack, armature winding and commutator is postponed. This plastic layer isolates the Armature winding from the armature shaft. The disadvantage is that the armature shaft and to produce the insulation layer the wrapped iron package as an insert in one Injection mold must be introduced. Because of this this is Operation only conditionally in an automatic workflow to integrate.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Isolierung der Ankerwicklung von den Gehäuse-bzw. Werkzeugteilen derart erfolgt, daß der Elektromotor automatisch gefertigt werden kann und daß auch im Wicklungskurzschlußfall diese Isolierung wirksam erhalten bleibt. The object of the invention is therefore one To create an electric motor of the type mentioned at which an insulation of the armature winding from the housing or. Tool parts are made such that the electric motor can be manufactured automatically and that also in Winding short circuit effectively maintain this insulation remains.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1 solved.
Gemäß weiteren Ausbildungen der Erfindung kann das Isolierelement entweder in die Ankerwelle und/oder in einen Wellenabschnitt einer Getriebewelle eingefügt sein.According to further developments of the invention, that Insulating element either in the armature shaft and / or in one Shaft section of a gear shaft can be inserted.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Isolierelement eine Keramikscheibe. Die Keramikscheibe kann durch Reibschweißen mit der Ankerwelle verbunden werden. Dieser Arbeitsgang ist einfach und läßt sich vollautomatisch ausführen, so daß daraus ein Kostenvorteil resultiert.According to a further embodiment of the invention Insulating element a ceramic disc. The ceramic disc can be connected to the armature shaft by friction welding become. This step is simple and easy run fully automatically, so that a cost advantage results.
Das Ankereisenpaket kann vormontiert und nach Spannungswerten sortiert auf Lager gehen. Die Fertigmontage des Ankers erfolgt anwenderspezifisch bei der Endmontage des Geräts. Daraus ergibt sich ebenfalls ein Kostenvorteil.The anchor iron package can be pre-assembled and after Store the stress values sorted in stock. The final assembly the anchor is user-specific during final assembly of the device. This also results in a cost advantage.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei gleichbleibendem Außendurchmesser die Fläche der Eisenbleche vergrößert und somit der magnetische Widerstand verringert wird. Daraus ergeben sich die Wettbewerbsvorteile der Verbesserung des Wirkungsgrads, der Erhöhung der Leistung, der sicheren Drehmomentübertragung bei erhöhter Temperatur und der besseren Wärmeableitung aus dem Eisenblechpaket.Another advantage is that with the same Outside diameter increases the area of the iron sheets and thus the magnetic resistance is reduced. Out of it the competitive advantages of improving the result Efficiency, increase in performance, safe Torque transmission at elevated temperature and better heat dissipation from the iron sheet package.
Wenn die Ankerwelle des Elektromotors als Hohlwelle ausgebildet ist, wie bekannt ist, schlägt die Erfindung vor, die durch das Isolierelement getrennten Hohlwellenteile durch ein in der Hohlwelle geführtes, längliches Spannstück miteinander zu verspannen. Das Spannstück kann eine Verschraubung mittels Bolzen und Mutter sein, wobei mittels elektrisch isolierender Lochscheiben eine galvanische Trennung der durch das Isolierelement getrennten Hohlwellenteile erhalten bleibt. Vorzugsweise besteht das Spannstück jedoch aus Kohlefaser, so daß in diesem Fall die genannten Lochscheiben fortgelassen werden können. Das Kohlefaserspannstück kann vor der Ankerwellenmontage vorgespannt sein.If the armature shaft of the electric motor as a hollow shaft is formed, as is known, proposes the invention before, the hollow shaft parts separated by the insulating element through an elongated clamping piece guided in the hollow shaft to brace each other. The clamping piece can Screw connection by means of bolts and nuts, whereby by means of electrically insulating perforated disks a galvanic Separation of those separated by the insulating element Hollow shaft parts are preserved. This preferably exists However, clamping piece made of carbon fiber, so that in this case the perforated disks mentioned can be omitted. The carbon fiber clamping piece can be installed before the armature shaft be biased.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is now based on an embodiment explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Ankerläufer eines Elektromotors im Schnitt, Fig. 1 shows a rotor armature of an electric motor in section,
Fig. 2 eine Einzelheit an der eingekreisten Stelle X in Fig. 1 und Fig. 2 shows a detail at the circled point X in Fig. 1 and
Fig. 3 den Ankerläufer der Fig. 1, ein Getriebe und ein Bohrfutter im Schnitt. Fig. 3 shows the armature rotor of Fig. 1, a gear and a drill chuck in section.
In Fig. 1 weist der Ankerläufer des Elektromotors eine Welle 1 auf, die beidseitig ein Wälz- oder Gleitlager 5, 8 trägt. Die Welle 1 ist abtriebsseitig mit einem Abtriebselement 2 versehen. Unmittelbar auf der Welle 1 ist ein Eisenblechpaket mit eingelegter Wicklung 3 angeordnet. Zwischen der Wicklung 3 und dem Lager 8 ist auf der Welle 1 ein Kollektor 6 isoliert gegen die Welle und die Wicklung und mittels einer Isolierscheibe 7 isoliert gegen das Lager 8 aufgebracht. Im Wellenabschnitt zwischen dem abtriebsseitigen Ende der Wicklung 3 und dem abtriebsseitigen Wellenende ist die Welle 1 an der Stelle X geteilt, wie Fig. 2 deutlicher zeigt. An der Trennstelle ist ein Isolierelement 9 eingefügt, das vorzugsweise eine Keramikscheibe mit einer Stärke von 1 mm und einem Durchmesser von 4 mm aufweist. Die Welle 1 ist somit gegen das Abtriebselement Z und die folgenden Gehäuse- bzw. Werkzeugteile elektrisch isoliert. Auch Kriechströme können sich wegen des verhältnismäßig großen Durchmessers der Keramikscheibe 9 nicht bilden. Die Verbindungen zwischen den Wellenteilen und der Keramikscheibe 9 können vorzugsweise durch Reibscheiben erfolgen, so daß sie unlösbar sind. Dieser einfache Vorgang kann vollautomatisch ausgeführt werden. Möglich ist aber auch eine andere Verbindungsart, beispielsweise Aktivlöten. Mit der Welle 1 ist auch ein Lüftrad 4 fest verbunden, das auch an der Keramikscheibe 9 befestigt sein kann.In Fig. 1, the armature rotor of the electric motor has a shaft 1 which carries a roller or slide bearing 5 , 8 on both sides. The shaft 1 is provided with an output element 2 on the output side. An iron sheet package with inserted winding 3 is arranged directly on the shaft 1 . Between the winding 3 and the bearing 8 , a collector 6 is insulated on the shaft 1 against the shaft and the winding and insulated against the bearing 8 by means of an insulating disk 7 . In the shaft section between the output-side end of the winding 3 and the output-side shaft end, the shaft 1 is divided at the point X, as FIG. 2 shows more clearly. At the separation point, an insulating element 9 is inserted, which preferably has a ceramic disk with a thickness of 1 mm and a diameter of 4 mm. The shaft 1 is thus electrically isolated from the output element Z and the following housing or tool parts. Also, leakage currents cannot form due to the relatively large diameter of the ceramic disk 9 . The connections between the shaft parts and the ceramic disk 9 can preferably be made by friction disks, so that they cannot be detached. This simple process can be carried out fully automatically. Another type of connection is also possible, for example active soldering. An airwheel 4 , which can also be attached to the ceramic disk 9 , is also firmly connected to the shaft 1 .
Nicht gezeigt ist das Gehäuse des Elektromotors. Vielfach besteht es ganz aus Kunststoff, oder es besteht aus einem kollektorseitigen Kunststoffteil und einem abtriebsseitigen Metallteil, so daß das Lager 8 und das in diesem Lager befindliche Wellenende nach außen hin elektrisch isoliert sind und die elektrische Isolierung des Abtriebselements 2 gegen die spannungsführenden Teile mittels der Keramikscheibe 9 genügt.The housing of the electric motor is not shown. Often it consists entirely of plastic, or it consists of a collector-side plastic part and an output-side metal part, so that the bearing 8 and the shaft end located in this bearing are electrically isolated from the outside and the electrical insulation of the output element 2 against the live parts by means of Ceramic disc 9 is sufficient.
Sollte das Gehäuse jedoch ganz aus Metall bestehen, so können auch das im Metallgehäuse befestigte Lager 8 und der in diesem gelagerte Wellenabschnitt gegen den Kollektor 6 und die Wicklung 3 in der Weise, wie an der Stelle X gezeigt, isoliert werden. Beispielsweise kann in diesem Fall an der Stelle der Isolierscheibe 7 die Welle 1 getrennt sein und zwischen die Wellenteile ein Isolierelement, beispielsweise wie die Keramikscheibe 9, eingefügt sein, die an die Stelle der Isolierscheibe 7 tritt.However, if the housing is made entirely of metal, the bearing 8 fastened in the metal housing and the shaft section mounted in it can also be insulated against the collector 6 and the winding 3 in the manner shown at point X. For example, in this case the shaft 1 can be separated at the location of the insulating disk 7 and an insulating element, for example like the ceramic disk 9 , can be inserted between the shaft parts, which takes the place of the insulating disk 7 .
In Fig. 3 ist gezeigt, daß die elektrische Isolierung nicht auf die Stelle X beschränkt sein muß. Gezeigt sind außer dem schon in Fig. 1 dargestellten Ankerläufer-Teile eines Getriebes und ein Bohrfutter 16. Vom Getriebe sind zwei Getriebewellen 11, 14 und zugehörige Zahnräder 12, 13, 15 gezeigt. Vorausgesetzt ist, daß die nicht gezeigten Lager für die Getriebewellen 11, 14 in einem Kunststoffgehäuseteil befestigt sind. Die Getriebewelle 11 kann nun geteilt ausgeführt sein, und an der Wellentrennstelle kann ein Isolierelement 17, vorzugsweise eine Keramikscheibe, eingefügt sein. Diese kann wie die Keramikscheibe 9 ausgebildet und verarbeitet sein und kann statt der Keramikscheibe 9 vorgesehen sein; sie kann aber auch zur größeren Sicherheit zusätzlich vorgesehen sein. In gleicher Weise läßt sich auch eine Isolierscheibe 18 in die Getriebewelle 14 einfügen. Von Bedeutung ist daher, daß der mögliche Stromfluß zwischen der Welle 1 und dem Bohrfutter 16 unterbrochen ist, und zwar vorzugsweise mittels eines Zwischenstückes 9 aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff.In Fig. 3 it is shown that the electrical insulation need not be limited to the X position. In addition to the armature rotor parts of a gearbox and a drill chuck 16 shown in FIG. 1 are shown. Two gear shafts 11 , 14 and associated gear wheels 12 , 13 , 15 are shown of the gear. It is assumed that the bearings, not shown, for the gear shafts 11 , 14 are fastened in a plastic housing part. The gear shaft 11 can now be of split design, and an insulating element 17 , preferably a ceramic disk, can be inserted at the shaft separation point. This can be designed and processed like the ceramic disk 9 and can be provided instead of the ceramic disk 9 ; but it can also be provided for greater security. In the same way, an insulating washer 18 can be inserted into the gear shaft 14 . It is therefore important that the possible current flow between the shaft 1 and the drill chuck 16 is interrupted, preferably by means of an intermediate piece 9 made of electrically non-conductive material.
Claims (11)
Priority Applications (1)
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DE19944419855 DE4419855A1 (en) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | Electric motor with insulator in shaft between armature and casing |
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Publications (1)
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DE4419855A1 true DE4419855A1 (en) | 1995-12-14 |
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ID=6519985
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DE (1) | DE4419855A1 (en) |
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