DE102005000120A1

DE102005000120A1 - Elektromotor mit Bürstenplatte

Info

Publication number: DE102005000120A1
Application number: DE102005000120A
Authority: DE
Inventors: Helmut Burger; Stefan Aust
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-22
Also published as: JP2007089390A; US7612482B2; US20070063611A1; CH698362B1

Abstract

Ein Elektromotor (4) mit einer Bürstenplatte (5), der in einem Gehäuse (1) axial verspannt festgelegt ist, wobei an der Bürstenplatte (5) mehrere umfänglich verteilte, axial auskragende, konvex ausgebildeten Verspannsegmente (7) angeformt sind.

Description

Die Erfindung bezeichnet einen Elektromotor mit einer Bürstenplatte, insbesondere einen Universalmotor zur Verwendung in Elektrohandwerkzeugmaschinen.
Üblicherweise wird die Bürstenplatte separat im Gehäuse verschraubt.

Nach der DE3636539 ist ein Universalmotor einer Elektrohandwerkzeugmaschine bekannt, der in einem zweiteiligen Gehäuse montiert ist, das über zwei Schrauben verschraubt ist. Beide Teile des Gehäuses sind topfförmig ausgebildet. An einem Teil des Gehäuses sind Absätze ausgeformt, an denen die aus Kunststoff ausgebildete Bürstenplatte axial angelegt ist, wobei diese in der anderen axialen Richtung an Kunststoffsockel des Stators anliegt und zusammen mit diesem über die Schrauben axial im Gehäuse verspannt festgelegt wird.

Aus der DE10153574 ist bekannt, an einer drehverschwenkbaren Bürstenplatte mehrere umfänglich verteilte Haken anzuformen, die zugeordnete Rippen des Gehäuses axial verspannbar hintergreifen, wodurch die Bürstenplatte stets axial verspannt festgelegt ist. Die Zug- und Biegekräfte im notwendig konkav ausgebildeten Haken bewirken bei Bürstenplatten aus Kunststoff lokale Beanspruchungen ausserhalb des reversibel elastischen Deformationsbereiches und somit auf Grund des viskoelastischen Verhaltens eine Retardation des Materials sowie des Hakens, wodurch es mit der Zeit zu einem Verlusst der axialen Verspannung kommt. Hohe Temperaturen, wie sie bei Universalmotoren von Handwerkzeugmaschinen üblich sind, beschleunigen dieses Verhalten noch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines langzeitstabilen, insbesondere für die Massenproduktion geeigneten, Mittels zur axial verspannten Festlegung der Bürstenplatte. Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So weist ein in einem Gehäuse axial verspannt festgelegter Elektromotor eine Bürstenplatte auf, an welcher mehrere umfänglich verteilte, axial auskragende, konvex ausgebildete Verspannsegmente angeformt sind.

Durch die umfänglich verteilten, axial auskragenden, konvex ausgebildeten Verspannsegmente, die einen gewissen axialen Verspannweg einfedern können, ist die Bürstenplatte in technologisch einfacher Art und Weise axial verspannt festgelegt. In den konvex ausgebildeten Verspannsegmenten ist ein durch Verspannkräfte verursachter hydrostatischer Druck ohne wesentliche Geometrieänderungen einprägbar. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass bei einachsiger Druckbeanspruchung ein kompakter konvexer Körper geometrisch dem ausgebildeten Deformationsgebiet gestaltsähnlich ist, bei dem die einachsige Druckbanspruchung durch interne Kräfte in einen allseitig wirkenden, hydrostatischen Druck transformiert ist. Ein (allseitiger) hydrostatischer Druck (das ist die reine dritte Invariante des Spannungstensors) ist jedoch (bei allen Materialien) im Unterschied zu ein- oder zweiseitigen Druckbeanspruchungen ohne Änderung der Gestalt aufnehmbar (da keine Oktaederschubspannungen vorhanden sind, welche die zweite Invariante des Spannungstensors darstellen), die bei hohen Beanspruchungen beginnend mit plastischer Deformation bis hin zum Versagen führt. Insbesondere sind somit bereits im reversibel elastischen Deformationsbereich des Materials der Verspannelemente relativ (zu anderen Geometrien) hohe Kontaktkräfte langzeitstabil realisierbar.

Vorteilhaft bestehen die Bürstenplatte und die Verspannsegmente aus einem spritzgussfähigen Kunststoff, bspw. Polyimide(PI), wodurch die Verspannsegmente bei einer Herstellung der Bürstenplatte im Spritzgussverfahren direkt mit anformbar sind und somit keine zusätzlichen Prozessschritte oder Bauteile notwendig sind.

Vorteilhaft sind die Verspannsegmente axial ballig ausgebildet, wodurch der bei der axialen Verspannung primär wirksame Punktkontakt durch die Hertz'sche Pressung mit der Gegenkontaktfläche des verspannenden Gehäuseteils bereits nach relativ (zu anderen Kontaktformflächen) kurzen axialen Verspannwegen einen grossflächige Presskontaktfläche ausbildet, an die sich ein entsprechend grossvolumiges, durch den hydrostatischen Druck deformierbares, Deformationsgebiet anschliesst.

Vorteilhaft sind genau vier, umfänglich verteilte Verspannsegmente vorhanden, wodurch bei einer Verschraubung mit genau zwei diametral angeordneten Schrauben genau zwei umfänglich benachbarte Verspannsegmente je Schraube eine Zweipunktauflage am Gehäuse ausbilden, die über eine elastische Biegung der Bürstenplatte verspannbar ist.

Vorteilhaft weist die Bürstenplatte radial umfänglich mehrere umfänglich verteilte Radialanschlagflächen auf, denen im Gehäuse passend zugeordnete, nach radial Innen auskragende Radialführungen zugeordnet sind, wodurch die axial verspannt festgelegte Bürstenplatte technologisch einfach bezüglich der radialen Lage geführt ist.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

1 als schematischer Längsschnitt eines Elektromotors

2 als Querschnitt

3 als axialer Tangentalschnitt eines Verspannsegments

Nach den 1, 2 weist ein in einem Gehäuse 1 mittels zwei Schrauben 2 und einer Luftführung 3 längs einer Achse A axial verspannt festgelegter Elektromotor 4 (wobei wegen der Übersichtlichkeit nur das Statorblechpaket dargestellt ist) eine Bürstenplatte 5 aus spritzgussfähigem Polyimide mit zwei Kohleführungen 6 auf. An der Bürstenplatte 5 sind genau 4 umfänglich verteilte, axial zum Gehäuse 1 hin auskragende, konvex ausgebildeten Verspannsegmente 7 angeformt. Bei der Verschraubung mit den zwei diametral angeordneten Schrauben 2 bilden jeweils genau zwei umfänglich benachbarte Verspannsegmente 7 je Schraube 2 eine Zweipunktauflage am Gehäuse 1 aus. Zudem weist die Bürstenplatte 5 radial umfänglich vier umfänglich verteilte Radialanschlagflächen 8 auf, denen im Gehäuse 1 passend zugeordnete, nach radial Innen auskragende Radialführungen 9 zugeordnet sind.

Nach 3 sind die mit der Bürstenplatte 5 einstückigen Verspannsegmente 7 in axialer Richtung ballig ausgebildet, wobei unter Wirkung der eindimensionalen Druckverpannungskraft F im Presskontakt mit dem Gehäuse 1 eine grossflächige Presskontaktfläche 10 ausbildet wird, an die sich ein entsprechend grossvolumiges, durch den hydrostatischen Druck p reversibel elastisch deformiertes, Deformationsgebiet 11 anschliesst. Die Gestalt des Deformationsgebietes 11 ist dabei dem kompakten, ballig ausgebildeten Verspannsegment 7 ähnlich.

Claims

Elektromotor, der in einem Gehäuse (1) axial verspannt festgelegt ist, mit einer Bürstenplatte (5), dadurch gekennzeichnet, dass an der Bürstenplatte (5) mehrere umfänglich verteilte, axial auskragende, konvex ausgebildeten Verspannsegmente (7) angeformt sind.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenplatte (5) und die Verspannsegmente (7) aus einem spritzgussfähigen Kunststoff bestehen.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannsegmente (7) axial ballig ausgebildet sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau vier, umfänglich verteilte Verspannsegmente (7) vorhanden sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenplatte (5) radial umfänglich mehrere umfänglich verteilte Radialanschlagflächen (8) aufweist, denen im Gehäuse (1) passend zugeordnete, nach radial Innen auskragende Radialführungen (9) zugeordnet sind.