DE29512310U1

DE29512310U1 - Anordnung aus einem Vorwiderstand und einer ihn umgebenden, aus Keramik bestehenden Isolierung

Info

Publication number: DE29512310U1
Application number: DE29512310U
Authority: DE
Original assignee: Vogt Ceramic Components GmbH
Current assignee: Vogt Ceramic Components GmbH
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2005-08-01

Description

"Anordnung aus einem Vorwiderstand und einer ihn umgebenden, aus Keramik bestehenden Isolierung"

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung aus einem Vorwiderstand und einer ihn umgebenden, aus Keramik bestehenden Isolierung, wobei diese Anordnung entweder sich innerhalb eines Elektromotors befindet oder für die Unterbringung in einem Elektromotor vorgesehen ist (Oberbegriff des Anspruches 1). Hierbei ist insbesondere an Vorwiderstände für kleinere Motoren gedacht, wie sie beispielsweise zum Antrieb des Scheibenwischers eines Kraftfahrzeuges oder auch in anderen Sachgebieten eingesetzt werden. Die Leistungsregelung und damit auch die Drehzahlanpassung des betreffenden Motors erfolgt durch den Vorwiderstand, der in den jeweils in Frage kommenden Stromkreis des Elektromotors eingeschaltet wird. Hiermit entsteht am bzw. im Vorwiderstand eine entsprechend große Wärme, die abgeleitet werden muß. Bisher kennt man hierzu Anordnungen, bei denen sich der Vorwiderstand in einem hohlzylindrischen Röhrchen aus Keramik befindet. Nachteiligerweise kann die innerhalb des Röhrchens und damit im Röhrchen entstehende Wärme kaum an die Außenluft abgeführt werden, da ein solches Röhrchen nur entlang einer

• ·

-2-Linie
in eine wärmeübertragende Anlage an das Motorgehäuse bringbar ist, bzw. das Röhrchen auch freistehend ohne direkte Anlage im Motor angebracht ist. Die Folge hiervon ist, daß diese Röhrchen sich schnell bis zum Glühen erhitzen können (insbesondere auch beim Anlaufen des Motors). Um dies zu vermeiden, muß man die Wärme-, d.h. Leistungsaufnahme des Vorwiderstandes entsprechend begrenzen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Länge des Widerstandsdrahtes aufgrund der vorgegebenen Länge des Röhrchens festgelegt ist. Die Drahtlänge kann also nicht variiert werden, so daß eine Veränderung des Ohm-Wertes des Widerstandes nur durch eine Veränderung der Drahtstärke möglich ist. Hiermit kann der Ohm-Wert des Vorwiderstandes aber nur in sehr begrenztem Maß verändert werden, wodurch die Drehzahlanpassung eingeschränkt ist.

Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine solche Anordnung so auszugestalten, daß bei geringem Raumbedarf der Anordnung durch diese eine wesentlich größere Wärmemenge abgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, zunächst gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 vorgesehen, daß die Keramikisolierung flächig ausgebildet ist und der Vorwiderstand sich im wesentlichen über diese Fläche erstreckt, und daß die Formgebung einer der Außenseiten der Keramikisolierung der Formgebung der Innenseite des Gehäuses des Antriebsmotors entspricht oder angepaßt ist und im Einbauzustand daran anliegt. Eine flagg chige Ausbildung einer solchen Keramikisolierung hat gegenüber den Keramikröhrchen des Standes der Technik den Vorteil einer entsprechend größeren Masse an Keramiksubstanz und damit einer entsprechend größeren Wärmeaufnahmekapazität. Außerdem ist die vom Vorwiderstand her in der Keramikisoliegg rung entstehende Wärme über deren flächige Anlage an das Motorgehäuse in einer wesentlich größeren Menge nach außen abführbar als bei dem erläuterten Stand der Technik, da an

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die Stelle der beim Stand der Technik gegebenen Linienberührung die um ein Vielfaches größere Flächenberührung zwischen Keramikisolierung und Innenseite des Motorgehäuses tritt. Es erfolgt also eine intensive Wärmeübertragung von der Keramikisolierung über das Motorgehäuse an die Außenluft. Auch ist die Wärmeabstrahlung in Richtung zum Motorinnenraum aufgrund der großen Fläche der Keramikisolierung wesentlich besser als die Wärmeabstrahlung von den genannten Röhrchen. Von Vorteil ist ferner, daß aufgrund der langgestreckten Form der Keramikisolierung sie von der Gehäuseinnenseite her nur um eine relativ kleine Distanz zum Motorinnern hin vorstehen muß, d.h. ihr Raumbedarf ist gering und stört den Einbau von Motorteilen im Gehäuseinnern praktisch nicht. Während die vorgenannten Röhrchen sehr lang sind, ist bei der Keramikisolierung nach der Erfindung deren Bauhöhe demgegenüber wesentlich geringer. Auch läßt sich, wie aus den späteren Ausführungen näher hervorgeht, der Ohm-Wert eines solchen Vorwiderstandes über einen großen Variationsbereich auf den jeweils gewünschten Betrag auslegen. Bei der Erfindung werden mit dem Begriff Keramik auch analoge anorganische Stoffe verstanden, die im Prinzip die gleichen Eigenschaften, insbesondere die Eigenschaften der Wärmespeicherung und Wärmeleitfähigkeit sowie der elektrischen Isolationsfähigkeit haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß

Anspruch 6 ergibt sich eine sehr einfache Montage und ein sicherer Halt des Vorwiderstandes innerhalb der Keramikisolierung. Besonders ist hiermit auch eine einwandfreie QQ Sicherung der Position des Widerstandes in der Keramikisolierung zu erreichen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind sowohl den weiteren Unteransprüchen als auch der nachfolgenden Begc Schreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

-A-

Fig. 1: in perspektivischer Ansicht eine Anordnung nach der Erfindung in einen Elektromotor eingebaut,
5

Fig. 2: eine Draufsicht gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3: in einem gegenüber Fig. 1, 2 vergrößerten Maßstab die Ausführung einer Keramikisolierung

nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht ,

Fig. 4: ein zu der Ausführung nach Fig. 3 passender Vorwiderstand,

Fig. 5: in einer teilweise geschnittenen, teilweise perspektivischen Ansicht den Zusammenbau des Widerstandes nach Fig. 4 mit der Keramikisolierung nach Fig. 3,

Fig. 6: in der Draufsicht eine Zugentlastung eines Motors,

Fig. 7: eine Seitenansicht zu Fig. 6 gemäß dem Pfeil

VII,

Fig. 8: in der Seitenansicht und in schematischer Darstellung eine weitere Ausführung der Erfindung,

Fig. 9: die Draufsicht auf Fig. 8 gemäß dem Pfeil VIII.

Fig. 10: in perspektivischer Ansicht eine weitere

Ausführung einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 11: einen Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig.

10,

Fig. 12: eine weitere Ausführungsform der Erfindung in der Draufsicht,

Fig. 13: einen Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

Fig. 1 zeigt einen Elektromotor 1 mit Unterteil 2 und Oberteil 3. An der Innenseite oder -wand 4 des hier in der Draufsicht (siehe Fig. 2) kreisförmigen Gehäuses 5 liegen mehrere Anordnungen nach der Erfindung vollflächig an, die allgemein mit 6 beziffert sind. Die innerhalb dieser Anordnungen 6 befindlichen Vorwiderstände 7 sind über Leitungen 7¹ an die betreffende Motorwicklung angeschlossen, deren Stromaufnahme mittels des oder der Vorwiderstände 7 auf unterschiedliche Werte eingestellt werden soll.

In den Figuren 3 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Anordnung dargestellt, die in ihrer Formgebung der Anordnung 6 nach den Fig. 1, 2 entspricht. Sie besteht jeweils aus einer aus Keramik hergestellten Isolierung 7, die in ihrem Innern hohl ist. Dieser Hohlraum 8 dient zur Aufnahme des Widerstandes 11 gemäß Fig. 4. Er ist von einem Schlitz in der in den Figuren 3 und 5 unten gelegenen schmalen Längsseite 9 her zugängig. Dieser Schlitz erstreckt sich praktisch über die gesamte Länge L der Keramikisolierung. Der Widerstand 10, hier ein aus entsprechendem flachen Material gestanzter Widerstand, wird in den Schlitz im vorliegenden Ausführungsbeispiel von unten her eingesteckt. Die Anordnung könnte aber auch so gestaltet sein, daß sich der zum Hohlraum 8 führende Längsschlitz in der Einbaulage oben befindet. Unter Bezugnahme auf die Lage der Teile in den Figuren 3 bis 5 ist zu sagen, daß die oberen Querkanten 11 des Widerstandes 10 bei dessen Einschieben zur Anlage an Vorsprünge 12 kommen, die sich im

-&dgr;-Innern
der Keramikisolierung befinden und den Hohlraum 8 oberseitig begrenzen. Anschlußfahnen 14 des Widerstandes 10 sind durch sog. Freiarbeitungen 13 der Isolierung hindurchzustecken und in der jeweils gewünschten Weise herausführbar, z.B. gemäß Fig. 5 rechts nach oben gerichtet oder gemäß Fig. 5 links in Form einer Abbiegung 14' nach unten verlaufend. Diese Abbiegung dient der Sicherung (Lagefixierung) des Widerstandes im Keramikteil gegen Herausrutschen aus dem Hohlraum 8. Hierdurch wird vermieden, daß der Widerstand andere Bauteile berührt. Zu diesem Abwinkein können die in Fig. 3 erkennbaren Vertiefungen der Freiarbeitungen 13 dienen, wobei sich diese Vertiefungen an der zum Motorinnenraum gelegenen, konkaven Seitenfläche des Keramikteiles befinden. Hiermit ist insbesondere ein Abwinkein der Anschlußfahnen 14 in der Weise möglich, daß sie nicht über die in den Fig. 3, 5 oben gelegene Stirnfläche des Keramikteiles hinausragen, was ebenfalls zur Berührung anderer Bauteile führen könnte. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können zwischen diesen Freiarbeitungen, d.h. Öffnungen 13, die sich jeweils an der linken und der rechten schmalen Seitenkante der Keramikisolierung befinden, auch weitere Freiarbeitungen oder Öffnungen 13' vorgesehen sein, die sich jeweils zwischen zwei der o.g. Vorsprünge 12 befinden. Somit kann man auch in Längsrichtung L der Keramikisolierungen verkürzte Widerstände 10 schaffen und deren Anschlußfahnen 14 an den jeweils hierfür in Frage kommenden Freiarbeitungen oder Öffnungen 13', 13 nach außen durchtreten lassen.

Den Fig. 3, 5 ist zu ferner entnehmen, daß die Keramik-3Q Isolierungen in ihrer Draufsicht kreisbogenförmige Elemente sein können, wobei der Radius R der Außenfläche 15 der Keramikisolierung gleich dem Radius der Krümmung der Innenseite 4 des Motorgehäuses 5 ist. Somit ergibt sich nach Einbau von Anordnungen gemäß den Fig. 3 bis 5 in den Motor gg gemäß Fig. 1 und 2 eine flächige Anlage der Außenseite 15 der Keramikisolierung an der Innenfläche 4 des Gehäuses und damit eine entsprechend intensive Übertragung der im Innern

der Keramikisolierung entstehenden Wärme auf das Motorgehäuse 5 und von diesem nach außen an die Umgebungsluft. Ferner ist den Fig. 1, 2 der eingangs erläuterte Vorteil einer sehr geringen und den Einbau weiterer Teile nicht störenden Raumbedarfes von Anordnungen nach der Erfindung zu entnehmen. Sie eignet sich also insbesondere für kleinere Motoren, z.B. Lüfter-, Pumpen- und Stellmotoren beispielsweise im Bereich Kraftfahrzeuge, Haushaltsgeräte und darüber hinaus generell bei kleineren Antriebsmotoren.

Die Fig. 1, 2 zeigen ferner, daß je nach Bedarf mehrere der Anordnungen 6 räumlich in einer Reihe hintereinander angeordnet werden können, wobei sie einen entsprechenden Teil des Kreisumfanges des Gehäuses 5 bedecken. Die in ihnen befindlichen Widerstände sind miteinander und mit den Wicklungen des Motors je nach Bedarf verschaltet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Keramikisolierung mit an ihren senkrechten Seitenkanten eingearbeiteten Vertiefungen 16 an entsprechenden Motorteilen, wie Zapfen oder Vorsprüngen 17 einer Zugentlastung oder einer Bürstenträgerplatte des Motors gehalten werden (siehe Fig. 6 und 7). Bevorzugt sind die Vorsprünge 17 geschlitzt, so daß sie nach dem Aufdrücken der Keramikisolierungen eine elastische Spannung bekommen, mit der die Keramikisolierung beidseits klemmend gehalten wird. Hiermit ergibt sich eine entsprechende Fixierung und Lagestabilisierung der Keramikisolierungen an den Bürstenträgerplatten oder Zugentlastung 18. Üblicherweise wird der Keramikwiderstand auf einer Bürstenträgerplatte gehalten. Er kann aber auch an einer Zugentlastung gehalten sein, welche auf der Bürstenträgerplatte sitzt. Fig. 6 zeigt ferner, daß diese Zugentlastung an ihrer Außenfläche 19 den gleichen Krümmungsradius R hat wie die o.g. Flächen 15 der Keramikisolierung und 4 des Motorgehäuses .

Es versteht sich, daß der Widerstand nicht nur aus flachgestanztem Material, sondern auch aus einem Draht hergestellt

-&dgr;&igr;
sein kann. Auch ist der Verlauf des Widerstandes nicht an die beispielsweise in Fig. 4, 5 dargestellte Mäanderform gebunden, obgleich sich diese für das Einbringen in den Hohlraum 8 empfiehlt. Sofern der elektrische Widerstand aus Draht besteht, kann er in die gewünschte Form gebogen werden .

Sowohl durch die Wahl des Materials und des Querschnittes des elektrischen Widerstandes, als auch durch die Wahl der Länge des Widerstandes kann dessen Ohm-Wert in weiten Grenzen auf den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden. Hierbei ist es gegenüber dem Stand der Technik von Vorteil, daß mit der Erfindung bei gleichbleibender Größe der Keramikisolierung und deren inneren Hohlraum 8 die für den Ohm-Wert wesentliche effektive Länge des Widerstandes geändert werden kann. So kann man z.B. durch Überbrückung einer oder mehrerer der in Fig. 4 dargestellten Mäanderschleifen eine Verkürzung der Länge dieses Widerstandes und damit eine Reduzierung des entsprechenden Ohm-Wertes erreichen. Weitere Möglichkeiten der Widerstandsänderung bestehen in einer Änderung der Höhe des Mäanders, sowie des Abstandes und/oder der Anzahl der Mäanderschleifen· Darüber hinaus kann man durch entsprechende Wahl der Anzahl von Anordnungen 6 pro Motor weitere Änderungen des Widerstandswertes vornehmen.

Ein Vorteil der Stanzung des Widerstandes gemäß Fig. 4, 5 aus einem Blech besteht darin, daß nach dem Stanzen der Widerstand so weit in eine Kreisbogenform abzubiegen ist, bis er über den Schlitz in den Hohlraum 8 eingeführt werden

on kann. Nach seiner Einführung versucht er aufgrund seiner Eigenelastizität, wieder die ebene Form zu bekommen, die er während des Stanzvorganges hatte. Dadurch verspannt und hält sich der Widerstand 11 innerhalb der Keramikisolierung 7. Die mit der Erfindung ermöglichte Montage des Widerstandes

gc in der Keramikisolierung ist sehr einfach, d.h. von Hilfskräften schnell durchführbar und ergibt eine stabile Halterung des Widerstandes in der Keramikisolierung.

Das schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel der Fig. 8, 9 zeigt zwei Varianten des geschilderten Erfindungsgedankens: Zum einen ist die Keramikisolierung 7 mit in einer Ebene verlaufenden Seitenflächen 20, 21 versehen. Eine solche Formgebung wird dann verwendet, wenn die Anordnung an einer ebenen Innenfläche eines Motorgehäuses zur Anlage und damit zur Wärmeübertragung kommen soll. Die zweite Variante besteht darin, daß für das Einbringen des Widerstandes 22 Rillen 23 vorgesehen sind, die zu einer Seitenfläche (Motorinnenraum-Seite), hier der Seitenfläche 21, offen sind, so daß der Widerstandsdraht 20 von der Seite her einlegbar ist.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 10, 11 ist die Keramikisolierung 7 ebenfalls so gekrümmt, daß sie mit ihrer äußeren Fläche 15 zu einem wärmeübertragenden, satten Anliegen an die entsprechende Innenwand 4' des Motorgehäuses kommt. Seitlich sind auch die Aussparungen 16 für das Überstecken über die Vorsprünge 17 der Zugentlastung oder Bürstenträgerplatte vorgesehen. Die Burstentragerplatten sind im Motorinnern in nicht gesondert dargestellter Weise befestigt. In diesem vereinfachten Ausführungsbeispiel sind nur zwei Freiarbeitungen 13 am jeweiligen Endbereich der Keramikisolierung 7 für das Durchstecken und Abwinkein (z.B. um 90°) der Anschlußfahnen 14 vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12, 13 zeigt eine Keramikisolierung 7, die oberseitig und unterseitig je einen Längsschlitz 24 für das Einlegen eines Isolierdrahtes 25 aufweist.

Es versteht sich, daß bei einem der Ausführungsbeispiele erläuterte Merkmale auch sinngemäß bei anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden können.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen miteinander, sind erfindungswesentlich.

- Schutzansprüche -

Claims

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PATENTANWALT %.^: J.. "&Lgr;.* ;

Telegramm/Cable: Patri zügel. Vertreter beim Europ. Patentamt _Te!ex. _623268paWtl

European Patent Attorney Telefax: 49 (0911) 599842 !Qr. Il + III 24 hours)

Firma VOGT GmbH, Ceramic Components 26.07.95

Industriegebiet, 91239 Henfenfeld R/vo

Schutzansprüche:

1. Anordnung aus einem Vorwiderstand und einer ihn umgebenden, aus Keramik bestehenden Isolierung, wobei diese Anordnung entweder sich innerhalb eines Elektromotors befindet oder für die Unterbringung in einem Elektromotor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung (7) flächig ausgebildet ist und der Vorwiderstand (11, 22) sich im wesentlichen über diese Fläche erstreckt, und daß die Formgebung zumindest einer der Außenseiten (15, 20) der Keramikisolierung der Formgebung der Innenseite (4) des Gehäuses (5) des Antriebsmotors (1) entspricht oder angepaßt ist und im Einbauzustand daran anliegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung (7) eben verlaufende Außenseiten (20, 21) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung rechteckig ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anlage an die Innenseite (4) des Gehäuses (5) bestimmte Außenseite (15) der Keramikisolierung (7) bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig ausgebildet

ist derart, daß ihre Bogenform dem bogenförmigen Verlauf der Innenseite (4) des Gehäuses des elektrischen Motors entspricht und im Einbauzustand daran flächig anliegt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung (7) als Abschnitt eines zylindrischen Ringes ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung (7) einen Hohlraum (8) aufweist und daß dieser Hohlraum an einer der schmalen, in Längsrichtung der Keramikisolierung verlaufenden Seitenflächen (9) offen ist und daß ein in diesen offenen Hohlraum passender und einschiebbarer Vorwiderstand (10) vorgesehen ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Außenseiten (21) der Keramikisolierung (7) mit Vertiefungen (23) zur Einlegung des Vorwiderstandes (22) versehen ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (8) oder Vertiefungen (23) Austrittsöffnungen (13, 13') für das Herausführen und gegebenenfalls Abwinkein von Anschlußfahnen (14, 14') des Vorwiderstandes aufweisen oder bilden.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung an ihren

OQ kurzen Seitenflächen eine Formgebung, insbesondere eine nach innen gerichtete Wölbung (16) aufweist und daß am Elektromotor hierein passende Halterungen, z.B. Zapfen (17) vorgesehen sind.

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10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (17) quer zu ihrer Längsrichtung elastisch, z.B. aus einzelnen, im Abstand voneinander

befindlichen Längsteilen eines Zapfens ausgebildet sind.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Halterungen (17) an einer Bürstenträgerplatte oder Zugentlastung (18) befinden.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (10, 22) etwa mäanderförmig verlaufend ausgebildet und in den Hohlraum

(8) oder in die Vertiefungen (22) eingebracht ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand aus Draht besteht oder aus einem Blech gestanzt ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung oder mehrere Anordnungen (6) in Reihe hintereinander in einem Elektromotor an der Innenseite (4) dessen Gehäuses (5) anliegend vorgesehen sind.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 bis 11, 13, 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikisolierung an ihren schmalen Längsseiten mit rillenförmigen Vertiefungen (24) für das Einlegen des Widerstandsdrahtes (25) versehen ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (14) zum Keramik-

QQ teil abgewinkelt sind, z.B. um einen Winkel von 90°.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für das Abwinkein der Anschlußfahnen Verlängerungen oder Vertiefungen der Austrittsöffnungen (13) dienen, die

2g sich bevorzugt an der dem Motorinnenraum zugewandten Seitenfläche der Keramikisolierung befinden.