DE1080207B

DE1080207B - Small electric motor

Info

Publication number: DE1080207B
Application number: DEM33596A
Authority: DE
Inventors: Joe Emil George Eurich
Original assignee: Mettoy Co Ltd
Current assignee: Mettoy Co Ltd
Priority date: 1956-03-19
Filing date: 1957-03-18
Publication date: 1960-04-21

Description

Kleinelektromotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Kleinelektromotor, wie er beispielsweise für Spielfahrzeuge, wie Spielzeugeisenbahnen od. dgl., Verwendung findet.Small electric motor The invention relates to a small electric motor, such as od for example for toy vehicles such as toy trains. Like., Use finds.

Es sind bereits Kleinelektromotoren bekannt, deren Stator aus einem Permanentmagnet besteht, während der Rotor wenigstens drei auf der Welle befestigte Elektromagnete aufweist, wobei die Längsachse der Magnetkerne und Wicklungen parallel zur Welle liegt. Auf einen solchen Kleinelektromotor bezieht sich die Erfindung.There are already small electric motors known whose stator consists of a Permanent magnet exists, while the rotor attached at least three on the shaft Having electromagnets, the longitudinal axis of the magnetic cores and windings being parallel to the wave. The invention relates to such a small electric motor.

Die bekannten Konstruktionen sind jedoch keine Kleinelektromotoren außerordentlich geringer Abmessungen, die außerdem billig hergestellt werden müssen, um die damit ausgerüsteten Spielwaren nicht allzusehr zu verteuern. Die bekannten Konstruktionen dieser Art besitzen nämlich eine sehr blockige Rotoranordnung, bei der die Wicklungen von der Welle und voneinander sehr weit entfernt sind. Auch der Statormagnet ist ein blockiges, großes Element.However, the known constructions are not small electric motors extremely small dimensions, which also have to be manufactured cheaply, so as not to make the toys equipped with them too expensive. The known Constructions of this type have a very blocky rotor arrangement that the windings are very far from the shaft and from each other. Also the Stator magnet is a blocky, large element.

Bei einer anderen Konstruktion bilden die Wicklungen den Stator, während der Permanentmagnet auf der Welle angeordnet ist. Auch eine solche Konstruktion hat zwangsläufig wesentliche Abmessungen zur Folge, die den Einsatz eines derart konstruierten Motors für die Zwecke der vorliegenden Erfindung unmöglich macht.In another construction, the windings form the stator while the permanent magnet is arranged on the shaft. Also such a construction inevitably has significant dimensions that make the use of such a engine designed for the purposes of the present invention makes impossible.

Das Ziel der Erfindung, einen billigen und möglichst kleinen Elektromotor zu schaffen, wird dadurch erreicht, daß die Magnetwicklungen des Rotors kreisbogenförmig ausgeführt sind und dicht an der Welle und aneinander sitzen, während der Stator aus einfachen, parallel zur Welle verlaufenden permanenten Stabmagneten besteht.The aim of the invention, a cheap and as small as possible electric motor to create is achieved in that the magnet windings of the rotor are circular arcs are designed and sit close to the shaft and to each other, while the stator consists of simple permanent bar magnets running parallel to the shaft.

Vorzugsweise ist jede Wicklung auf einen Metallstreifen aufgewickelt und mit ihm elektrisch verbunden, wobei die vorstehenden Enden der Streifen jeweils einen Kommutator bilden. Die Rotorwicklungen weisen dabei zweckmäßig im wesentlichen die gleiche Länge wie die Statorstabmagnete auf. Zweckmäßig besteht der Kern aus wenigstens drei Lamellen, von denen zwei aus Eisen und eine aus Messing hergestellt ist, alle bogenförmigen Querschnitt aufweisen und übereinanderliegen. Die mittlere Lamelle weist dabei eine zwischen der Breite der beiden anderen Lamellen liegende Breite auf, während die Messinglamelle auf der Innenseite in der Nähe der Welle liegt.Preferably each winding is wound on a metal strip and electrically connected to it, the protruding ends of the strips, respectively form a commutator. The rotor windings expediently essentially have the same length as the stator bar magnets. The core expediently consists of at least three slats, two of which are made of iron and one of brass is, all have an arcuate cross-section and lie one above the other. The middle Lamella has one lying between the width of the other two lamellae Width on while the brass fin on the inside near the shaft lies.

Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der Beschreibung eines Kleinelektromotors gemäß der Erfindung, wie er sich ; beispielsweise zum Einbau in eine Spielzeuglokomotive eignet. Selbstverständlich ist darauf jedoch die Erfindung nicht beschränkt. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Elektromotor gemäß der Erfindung, geschnitten längs der Mittellinie des in Umrissen gezeichneten Lokomotivkörpers, Fig. 2 eine Rückansicht, Fig. 3 eine Vorderansicht und Fig. 4 einen Querschnitt des Elektromotors.Further features and advantages of the subject matter of the invention result from the description of a small electric motor according to the invention, as it is; suitable for example for installation in a toy locomotive. Of course however, the invention is not limited thereto. The drawings show in Fig. 1 shows a longitudinal section through an electric motor according to the invention, cut longitudinally the center line of the locomotive body drawn in outline, Fig. 2 is a rear view, 3 shows a front view and FIG. 4 shows a cross section of the electric motor.

Nach den Zeichnungen weist die einen Elektromotor gemäß der Erfindung aufnehmende Modellokomotive gewöhnlich zwei Hauptteile, nämlich einen nach unten offenen Hohlkörper 1 und ein mit Rädern versehenes Chassis 2, auf, welches den gemäß der Erfindung konstruierten Elektromotor trägt.According to the drawings, which has an electric motor according to the invention The receiving model locomotive usually has two main parts, namely one down open hollow body 1 and a wheeled chassis 2, which according to electric motor constructed according to the invention.

Das Chassis 2 besteht aus einem entsprechend geschnittenen und gebogenen Blech mit einem Oberteil 3, zwei Seitenwandungen 4 und zwei Abschlußwandungen 5. Die Seitenwandungen stehen nach vorne und rückwärts über die Abschlußwandungen 5 vor und bilden so vordere und rückwärtige Stege 6 bzw. 7. Am Oberteil des Chassis befindet sich in Längsrichtung ein Permanentmagnetstab 8 mit einem Pol an jedem Ende. Ein ähnlicher Permänentmagnetstab 9 ist unter dem Chassis zwischen :den beiden Seitenwandungen 4 vorgesehen. Diese beiden Magnete 8 und 9 bilden den Stator des Motors.The chassis 2 consists of a suitably cut and bent Sheet metal with an upper part 3, two side walls 4 and two end walls 5. The side walls project forwards and backwards over the end walls 5 in front and thus form front and rear webs 6 and 7, respectively. On the upper part of the chassis there is a permanent magnet bar 8 with a pole on each in the longitudinal direction End. A similar permanent magnet bar 9 is under the chassis between: the two Side walls 4 are provided. These two magnets 8 and 9 form the stator of the Engine.

Der Rotor besteht aus - drei Ankerwicklungen 10, einem Kommütator 11 und einer Welle 12. Jede Wicklung besteht aus isoliertem Draht 13, der um einen Kern gewickelt ist, welcher wenigstens aus drei Lamellen 15a,- 15 b und 15c besteht, von denen zwei, 15 a und 15 b, aus Eisen öder einem anderen magneti= Bierbaren Metall und eine, 15c, aus Messing hergestellt sind. Diese Lamellen sind in Querrichtung bogenförmig gekrümmt und übereinandergesetzt, wobei die Breite der mittleren Lamelle zwischen der der beiden anderen liegt und die Messinglamelle auf der Innenseite angeordnet ist. Die Messinglamelle steht über ein Ende jeder Wicklung vor und bildet einen Sektor des Kommutators 11. Die drei Wicklungen 10 sind Kante an Kante um die Welle 12 angeordnet, die eine Hülse 16 aus elektrischem Isolationsmaterial, vorzugsweise einem elastischen Kunstharz, trägt.The rotor consists of - three armature windings 10, a commutator 11 and a shaft 12. Each winding consists of insulated wire 13, which is wrapped around a Core is wound, which consists of at least three lamellas 15a, 15b and 15c, two of which, 15 a and 15 b, are made of iron or another magneti = beer-able metal and one, 15c, made of brass are. These slats are Curved in the transverse direction and placed one above the other, the width of the middle lamella lies between that of the other two and the brass lamella on the inside is arranged. The brass lamella protrudes over one end of each coil and forms a sector of the commutator 11. The three windings 10 are edge arranged at the edge around the shaft 12, which has a sleeve 16 made of electrical insulation material, preferably an elastic synthetic resin.

Die Gesamtanordnung ist mittels einer Außenumhüllung 17 aus einem Klebestreifen derart fest, daß zwischen Wicklungen und Welle der Eingriff durch Reibung erfolgt.The overall arrangement is by means of an outer casing 17 from one Adhesive tape so tight that the engagement between the windings and the shaft Friction occurs.

Obwohl sich dieses Befestigungsmittel sehr gut eignet, kann selbstverständlich gegebenenfalls auch ein anderes Befestigungsmittel Verwendung finden, beispielsweise ein Harzgußstück oder ein anderes Formstück aus Kunstharz. Ein Ende jeder Wicklung ist elektrisch mit ihrem Messingkommutatorsektor verbunden, während die anderen Enden miteinander zu einer Sternschaltung verbunden sind. Selbstverständlich ist auch eine Dreiecksschaltung möglich.Although this fastener is very suitable, it can of course if necessary, another fastening means can also be used, for example a resin molding or other synthetic resin molding. One end of each winding is electrically connected to their brass commutator sector while the others Ends are connected to each other in a star connection. It goes without saying a delta connection is also possible.

Die Enden der Welle ragen über den Rotor hinaus und sind bei 18 drehbar in den Endwandungen 5 des Chassis gelagert, wobei ,die Achse der Welle, die gleichzeitig die Drehachse des Rotors ist, parallel zur Magnetachse der Permanentmagnete 8 und 9 liegt.The ends of the shaft protrude beyond the rotor and are rotatable at 18 mounted in the end walls 5 of the chassis, the axis of the shaft being at the same time the axis of rotation of the rotor is parallel to the magnet axis of the permanent magnets 8 and 9 lies.

In den Seitenwandungen 4 des Chassis sind in Abständen drei Paare von Metallspurkranzrädern 18a, 18 b und 18 c vorgesehen, wobei das hintere Paar 18 a auf einer quer durch die rückwärtigen Stege 7 des Chassis 2 verlaufenden Welle 19 sitzt. Diese Welle trägt ein Zahnrad 20, welches mit einem Schneckenrad 21 auf dem vorstehenden rückwärtigen Ende der Antriebswelle kämmt. An jedem Hinterrad sitzt exzentrisch ein Stift 22, der sich nach vorne erstreckt und mit seinem Vorderende verschiebbar in einem imitierten Zylinder 23 in Form eines an jeder Seitenwandung 4 des Chassis angebrachten Blockes gleitet und so zur Nachahmung der Kolbenstange einer normalen Lokomotive dient.In the side walls 4 of the chassis are three pairs at intervals provided by metal flange wheels 18a, 18b and 18c, the rear pair 18 a on a transversely extending through the rear webs 7 of the chassis 2 wave 19 seated. This shaft carries a gear 20, which with a worm gear 21 on meshes with the protruding rear end of the drive shaft. Sitting on every rear wheel eccentrically a pin 22 which extends forward and with its front end slidable in an imitation cylinder 23 in the form of one on each side wall 4 of the chassis attached block slides and so to imitate the piston rod a normal locomotive.

Die dargestellte, als Beispiel gewählte Spielzeuglokomotive läuft auf einem mit drei Schienen versehenen Schienenzug, dessen mittlere Schiene als Stromzuführung dient. Infolgedessen weist das Chassis 2 an seinem vorderen Ende einen Federschuh 24 auf, der auf der Mittelschiene schleift. Dieser Schuh ist elektrisch mit einem Metalldrahtarm 25 a verbunden, der an die Innenfläche einer der Chassiswandungen 4 angeschlossen, aber von ihr elektrisch isoliert ist. Dieser Arm 25a erstreckt sich nach oben durch einen Spalt 26 im Oberteil des Chassis zu einem Punkt oberhalb der Chassisebene und trägt an seinem oberen Ende einen herabhängenden Federmetallbügel oder eine Bürste 27a, die gegen den Messingkommutator 11 angedrückt wird. Ein ähnlicher Metalldrahtarm 25 b ist elektrisch an die andere Seitenwandung 4 des Chassis angeschlossen und trägt ebenfalls einen herabhängenden Metallbügel oder eine Bürste 27b, die ebenfalls mit dem Kommutator 11 in Berührung steht. Die beiden Bürsten sind so angeordnet, daß sie um 180° versetzt mit dem Kommutator in Berührung stehen, so daß, wenn ein Sektor des Kommutators mit einer Bürste in Berührung steht, sein benachbarter Sektor mit der anderen Bürste Kontakt macht. Die oberen Enden 28 der Tragarme 25 a und 25 b sind nach außen gebogen und verstärken so den Druck der Bürsten auf den Kommutator. Der erfindungsgemäße Elektromotor arbeitet nun wie folgt: Der Strom fließt entweder durch den Schuh 24 und die Bürste 27a durch die Wicklungen, dann durch die andere Bürste 27 b, das Chassis und die Räder zurück zur Masse oder in umgekehrter Richtung. Die erregten Ankerwicklungen werden je nach der Stromrichtung entweder von dem Permanentmagnet angezogen oder abgestoßen, so daß die Drehrichtung des Rotors demnach umkehrbar ist.The illustrated toy locomotive, chosen as an example, is running on a train of rails provided with three rails, the middle rail of which as Power supply is used. As a result, the chassis 2 at its front end a spring shoe 24 which rubs on the center rail. This shoe is electric connected to a metal wire arm 25 a, which is attached to the inner surface of one of the chassis walls 4 but is electrically isolated from it. This arm 25a extends up through a gap 26 in the top of the chassis to a point above the chassis level and carries a suspended spring metal bracket at its upper end or a brush 27a which is pressed against the brass commutator 11. A similar one Metal wire arm 25 b is electrically connected to the other side wall 4 of the chassis and also carries a depending metal bracket or brush 27b, which also is in contact with the commutator 11. The two brushes are arranged so that they are offset by 180 ° with the commutator in contact, so that if a Sector of the commutator is in contact with a brush, its adjacent sector makes contact with the other brush. The upper ends 28 of the support arms 25 a and 25 b are bent outwards and thus increase the pressure of the brushes on the commutator. The electric motor according to the invention now works as follows: The current either flows through shoe 24 and brush 27a through the windings, then through the other Brush 27b, the chassis and wheels back to ground or vice versa. The excited armature windings are either from the permanent magnet, depending on the direction of the current attracted or repelled, so that the direction of rotation of the rotor is therefore reversible is.

Das Chassis und der Motor lassen sich leicht in den Lokomotivkörper einsetzen und aus ihm entfernen. Zu diesem Zweck weisen die hinteren Stege 7 horizontale V-förmige Ausschnitte 29 in ihren rückwärtigen vertikalen Kanten auf und bilden derart Zungen, welche auf eine Hülse 30 greifen, die sich quer über das rückwärtige Ende des Hohlkörpers erstreckt, während das vordere Ende des Chassis eine Stoßdichtung im Körper bildet. Das Entfernen des Chassis wird durch einfaches Ziehen an den Zylindern 23 an dem vorderen Ende bewirkt. Man benötigt keinerlei Schrauben oder andere äußere Befestigungsmittel.The chassis and engine can be easily inserted into the locomotive body insert and remove from it. For this purpose, the rear webs 7 are horizontal V-shaped cutouts 29 in their rear vertical edges and form such tongues which grip a sleeve 30 that extends across the rear End of the hollow body extends, while the front end of the chassis has a butt seal forms in the body. Removing the chassis is done by simply pulling on the cylinders 23 at the front end. You don't need any screws or other external ones Fasteners.

Das erfindungsgemäße Spielzeug ist außerordentlich klein, die Größe der Chassislänge kann in der Größenordnung von etwa 4 bis 4½ cm liegen, während der Gesamtkörper nur insgesamt etwa 6½ cm lang zu sein braucht, Die Gesamthöhe liegt bei etwa 2 cm und die Radgröße bei etwa 1,2 cm. Konstruktion und Längsanordnung des Motors geben der Lokomotive ein gefälliges Aussehen und machen sie klein, platzsparend und leicht herstellbar.The toy according to the invention is extremely small, the size the chassis length can be on the order of about 4 to 4½ cm while the total body only needs to be about 6½ cm long. The total height is at about 2 cm and the wheel size at about 1.2 cm. Construction and lengthways arrangement of the engine give the locomotive a pleasing appearance and make it small, space-saving and easy to manufacture.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann man beispielsweise auch nur einen Permanentmagnet entweder oberhalb oder unterhalb des Rotors anordnen. Man kann die Lokomotive auch so ausbilden, daß sie auf einem zweischienigen Schienenzug laufen kann, wobei der Schuh dann natürlich nicht erforderlich ist und die einzelnen Radpaare gegeneinander isoliert sind. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch noch andere Anwendungsmöglichkeiten bietet.Of course, the invention does not apply to the illustrated embodiment limited. So you can, for example, only one permanent magnet either above or arrange below the rotor. You can train the locomotive so that they can run on a two-rail train, with the shoe then of course is not required and the individual pairs of wheels are isolated from each other. aside from that it should be noted that the invention also has other possible applications offers.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Small electric motor, whose stator consists of a permanent Magnet consists, while the rotor at least three electromagnets attached to the shaft having the longitudinal axis of the magnetic cores and windings parallel to the shaft is, characterized in that the magnet windings (10) of the rotor are circular arcs are designed and sit close to the shaft and to each other, while the stator consists of simple permanent bar magnets (8, 9) running parallel to the shaft.

2. Small electric motor according to claim 1, characterized in that each winding (10) is wound onto a metal strip and electrically connected to it, wherein the protruding ends of the strips each form a commutator.

3. Small electric motor according to claims 1 and 2, characterized in that the rotor windings (10) are essentially have the same length as the stator bar magnets (8, 9).

4. Small electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the windings (10) are wound on a core consisting of at least three lamellas (15).

5. Small electric motor according to claim 4, characterized in that two of the lamellae (15a, 15b) are made of iron and one (15e) is made of brass, Everyone Lamellae have arcuate cross-section and lie one above the other and the middle Lamella (15b) a width lying between the widths of the other two lamellae has, while the brass lamella (15c) on the inside near the shaft (12) lies.

6. Small electric motor according to claim 5, characterized in that each Brass lamella (15c) protrudes over one end of its winding (10) and a part of the commutator (11) forms.

7. Small electric motor according to claim 4, 5 or 6, characterized characterized in that the three windings (10) edge to edge tightly around the one sleeve (16) made of electrical insulating material supporting shaft (12) are placed. B.

Small electric motor according to claim 7, characterized in that the three windings on the insulating sleeve (16) are held by means of an adhesive strip (17) that is so tight around the winding is placed that a frictional connection between the windings (10) and shaft (12) is ensured is.

9. Small electric motor according to claim 7, characterized in that the windings (10) are held on the insulating sleeve by means of a cast body made of synthetic resin.

10. Small electric motor according to one of claims 4 to 9, characterized in that that stator (8, 9) and rotor (10, 11, 12) in a chassis frame (2) made of sheet metal sit, which is cut and bent so that a top wall (3), two side walls (4) and two end walls (5) arise, the side walls (4) after front and back over the end walls (5) to form front and rear Bars (6, 7) protrude.

11. Small electric motor according to claim 10, characterized in that that the permanent magnet stator consists of a longitudinally along the upper part: the Chassis frame (2) running per-. manentmagnetstab (8) consists of each End has a pole.

12. Small electric motor according to claim 10, characterized in that that the permanent magnet stator consists of two permanent magnet rods (8, 9), of which one (8) in the longitudinal direction on the upper part of the chassis frame (2) and the other is arranged in the longitudinal direction between the bottom edges of the side walls (4) and both magnets are parallel to each other and have a pole at each of their ends own.

13. Small electric motor according to claim 10, 11 or 12, characterized in that that the shaft is mounted in the two end walls (5) of the chassis frame (2) is.

14. Small electric motor according to claim 10, 11, 12 or 13, characterized in that that the chassis (2) carries a resilient power supply shoe (24) at the front end, that is in contact with the powered rail of the rail train and is electrically connected to a first metal wire arm (25a), which under electrical Insulation on the inner surface of one of the chassis side walls (4) sits and up in a gap (26) in the upper part of the chassis (2) to a point extends above the chassis level and at its upper end a hanging down Spring metal strip or a brush (27a) that bears against the brass commutator (11) is pressed, with a second, similar metal wire arm (25 b) on the other Chassisseitenwandung (4) is attached and electrically connected or a brush (27 b), which is pressed against the brass commutator (11) and so with the commutator (11), 180 ° opposite the contact point of the other brush (27a) moves, makes contact.

15. Small electric motor according to claim 14, characterized in that that the upper ends of the first and second metal wire arm (25 a, 25 b) for reinforcement of the brush pressure on the commutator (11) are bent outwards.

16. Small electric motor according to one of claims 10 to 15, characterized in that at least two Pairs of flanged wheels (18a, 18b, 18c) in the side walls (4) of the chassis (2) are spaced apart, with a pair (18a) of these impellers on one shaft running across the rear extensions (7) of the chassis (2) (19) sits and a gear (20) carries which with a worm gear (21) on the one end of the drive shaft (12) is mounted.

17. Small electric motor after a of claims 10 to 16, characterized in that the rear webs (7) of the chassis frame horizontal V-shaped cutouts (29) in their rear have vertical edges for making tongues that extend across a grip the rear end of the motor housing extending sleeve (30) while the front end of the chassis finds a push fit in this body.

18. Small electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that it is in a model toy, For example, a model train, a model ship or the like. Is built in. In Publications considered: German patent specifications No. 634 554, 714 929, 16 629, 718 353.