DE3012506A1

DE3012506A1 - Kommutatormotor

Info

Publication number: DE3012506A1
Application number: DE19803012506
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Fujiwara
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1979-06-05
Filing date: 1980-03-31
Publication date: 1980-12-18
Also published as: GB2050706B; FR2458931A1; DE3012506C2; FR2458931B1; GB2050706A

Description

Sanyo Electric Co., Ltd.,
Moriguchi-shi, Osaka-fu/Japan

Kommutatormotor

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor, dessen Rotor zwei Kommutatoren und zwei Wicklungen aufweist, während der Stator zwei Ständerwicklungen hat und ein Umschalter vorgesehen ist, mit dem die Anschlüsse der vier Wicklungen geschaltet werden, so daß der Kommutatormotor wahlweise von einer Energiequelle mit niedriger oder von einer Energiequelle mit hoher Spannung gespeist werden kann.

Ein derartiger Motor wird üblicherweise für elektrische Geräte verwendet, beispielsweise für Staubsauger, in denen der Motor sehr schnell laufen muß. Wenn ein derartiges Gerät exportiert wird, ist es manchmal erforderlich, den Kommutatormotor auf 110 V Netzspannung oder 220 V Netzspannung zu schalten, je nachdem, in welches Gebiet der Export erfolgt. Bei herkömmlichen Kommutatormotoren, die wahlweise für niedrige und für hohe Spannungen einsetzbar sind, besitzt der Rotor nur einen Kommutator und eine Rotorwicklung, während der Stator mit zwei Statorwicklungen ausgestattet ist. Wird ein derartiger Kommutatormotor bei der niedrigen Spannung verwendet, so werden, wie es in Fig. 1A gezeigt ist, die Statorwicklungen 1 und 2 parallelgeschaltet, mit denen dann die Rotorwicklung 3 in Reihe liegt. Wird dagegen der übliche Kommutatormotor an einer Energiequelle mit höherer Spannung betrieben, wie dies in Fig.1B gezeigt ist, so liegen die beiden Statorwicklungen 1 und 2 und die einzige Rotorwicklung 3 in Reihe, und ein Zweirichtungsthyristor 4 mit drei Anschlüssen, etwa ein Triac, ist mit den Wicklungen in Reihe geschaltet.

Der Grund für die Verwendung eines derartigen Thyristors 4 ist folgender: wenn zwei Ständerwicklungen 1 und 2 in Reihe liegen, dann ist die dem Kommutatormotor von der Energiequelle hoher Spannung zugeführte Energie zu groß. Deswegen muß die

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zugeführte Leistung zum Kommutatormotor durch den Thyristor derart gesteuert werden, daß die Eingangsleistung zum Motor verringert wird.

Bei einem üblichen Kommutatormotor ist außerdem bei Speisung von der Energiequelle niedriger Spannung das Verhältnis der Ampere-Windungen (Durchflutung) der zwei Statorwicklungen 1 und 2 zur Durchflutung der Rotorwicklung 3 1 oder kleiner, so daß eine gute Kommutierung, bei der Funkenbildung unterdrückt wird, sich nicht durchführen läßt. Um diesen Mangel £u beheben, könnte man daran denken, die Windungszahl der Statorwicklungen 1 und 2 zu erhöhen oder die Windungszahl der Rotorwicklung 3 z*u verkleinern. Wird jedoch die Zahl der Windungen der Statorwicklungen 1 und 2 vergrößert, dann wird die dem Kommutator-'motor bei niedriger Spannung zugeführte Leistung zu gering. Vermindert man dagegen die Anzahl der Windungen in der Rotorwicklung 3, so ist die vom Kommutatormotor bei Anliegen hoher Spannung aufgenommene Leistung zu groß* Eine derartige Veränderung der Windungszahlen ist also.nicht durchführbar.

Um das Durchflutungsverhältnis auf den Wert. 1 oder größer zu stellen, wurde die Anzahl der Windungen in der Rotorwicklung allgemein verringert, wobei gleichzeitig die.Stärke des Rotorkerns erhöht wurde, wodurch verhindert wird, daß die dem Kommutatormotor bei Anliegen hoher Spannung zugeführte Leistung zu groß wird. Dies hat zur Folge, daß .ein herkömmlicher Kommutatormotor, der wahlweise für zwei verschiedene Spannungen verwendet werden kann, zwangsläufig große Abmessungen hat. Wegen Verwendung des Thyristors 4 hat außerdem die Eingangswelle nicht Sinusform, weswegen die magnetische Geräuschbildung des Motors höher ist.

Mit der Erfindung wird.ein Kommutatormotor geschaffen, der einen ersten und einen zweiten Kommutator aufweist, die auf der Motorwelle sitzen, ferner eine erste Rotorwicklung, die mit ihren Wicklungsenden mit dem ersten Kommutator verbunden ist, eine zweite Rotorwicklung, deren Wicklungsenden mit dem zweiten Kommutator verbunden sind, eine erste Statorwicklung

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und eine zweite Statorwicklung und einen Umschalte::, mit dem es möglich ist, in einer ersten Schaltstellung die erste und die zweite Rofcorwick.lung parallel an die Spannungsquelle zu legen und aich die erste und die zweite Statorwicklung parallel an die SpannungsquelLe zu legen, wenn der Kommutatormotor an eine Spannungsquelle mit niedriger Spannung angeschlossen ist, während in einer zweiten Schaltste.'.lung der Umschalter die erste Rotorwicklung, die zweite Rotorwicklung, die erste Statorwicklung und die zweite StatorwickJ.ung in Reihe schaltet, wenn der Kommutatormotor an einer Spannungsquelle hoher Spannung liegt, wodurch der Kommutatormotor nach Belieben mit niedriger oder hoher Spannung betrieben werden kann und zu dem Zweck lediglich der Umschalter umgelegt zu werden braucht. Bei diesem Kommutatormotor braucht der magnetische Kern des Rotors nur verhältnismäßig schwach zu sein, weswegen der Motor klein und leicht baut, während andererseits bei de;r Kommutierung keine Funkenbildung auftritt.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird due Erfindung nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema der Wicklungen eines herkömmlichen Kommutatormotors für Betrieb mit zwei Spannungen, wobei bei (A) die Speisung mit niedrigem Spannung bei (B) die Speisung mit hoher Spannung e>.rfolgt;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommutatormotors;

Fig.3A und B Schaltbilder der Wicklunger des Kommutatormotors aus Fig. 2 bei Speisung mit niedriger bzw. hoher Spannung;

Fig. 4 den Rotor des Kommutatormotors aus Fig. 2 in Seitenansicht bei (A), in Ansicht von ]inks bei (B) und in Ansicht von rechts (C);

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Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel· des Rotors in Seitenansicht bei (A), in Ansicht von links bei (B) und in Ansicht von rechts bei (C);

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel des Kommutatormotors nach der Erfindung;

Fig. 7A und B Schaltbilder der Wicklungen des Kommutatormotors aus Fig. 6 bei Anschluß an niedrige bzw. hohe Spannung;

Fig. 8 einen axialen Längsschnitt durch ein mit dem erfindungsgemäßen Kommutatormotor ausgestattetes Gebläse;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Gebläsemotor des Gebläses der Fig. 8;

Fig. 10 einen einen Bürstenhalter des Motors aus Fig. 8 zeigenden Schnitt in einer auseinandergezogenen Darstellung zur Erläuterung, wie die Bürsten eingesetzt v/erden; und

Fig. 11 eine der Draufsicht der Fig. 9 vergleichbare Draufsicht auf einen herkömmlichen Gebläsemotor.

Zunächst wird das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommutatormotors in Verbindung mit den Figuren 2 bis 4 betrachtet. Dieser Kommutatormotor besitzt einen Rotor 5 und einen Stator 6. Das Blechpaket (Rotorkern) 8 ist praktisch in der Mitte der Welle 7 des Rotors 5 befestigt. Ein erster Kommutator 9 und ein zweiter Kommutator 10 sind jeweils auf einer Seite des Blechpaketes 8 auf der Rotorwelle befestigt. Ein erstes Paar von Bürsten 11 und ein zweites Paar von Bürsten 12 sind auf die Kommutatoren 9 bzw. 10 aufgesetzt. Die Rotorwelle 7 ist mit Lagern 13 an ihren beiden Enden gelagert.

In die Nuten des Blechpakets 8 sind eine erste Rotorwicklung 14 und eine zweite Rotorwicklung 15 eingelegt. Die Wicklungsenden 14' der ersten Rotorwicklung 14 sind mit dem ersten Kommutator 9, die Wicklungsenden 15' der zweiten Rotorwicklung 15 mit dem zweiten Kommutator 10 verbunden. Eine erste Ständerwicklung 17 und eine zweite Ständerwicklung 18 liegen parallel in den

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Wicklungsräumen eines Ständerblechpaketes 16. Die Darstellung der Ständerwicklungen 17 und 18 und ihre Anordnung im Ständerblechpaket 16 ist in der unsymmetrisch gezeichneten Form stark schematisiert. Ein Umschalter 19 besitzt zwei bewegliche Schaltarme, einen ersten 20 und einen zweiten 21, die gegeneinander verriegelt sind.

Wenn der Kommutatormotor mit niedriger Spannung gespeist wird, dann stehen die Schaltarme 20, 21 in der in Fig. 2 ausgezogen gezeichneten Stellungen, wobei eine erste Anschlußklemme 22, die fest mit dem ersten Schaltarm 20 verbunden ist, von diesem mit einer ersten Umschaltklemme 23 in Verbindung gebracht ist, während eine zweite feste Anschlußklemme 24, die mit dem zweiten Schaltarm 21 verbunden ist, von diesem mit einer zweiten Umschaltklemme 25 in Verbindung gebracht ist. Bei Anschluß des Kommutatormotors an eine höhere Spannung gelten die gestrichelt gezeichneten Schalterverbindungen, wobei die erste feste Anschlußklemme 22, die mit dem Umschaltarm 20 in Verbindung steht, von diesem mit der Umschaltanschlußklemme 25 in Verbindung gebracht ist, während die zweite feste Anschlußklemme 24 durch den Umschaltarm 21 an die dritte Umschaltanschlußklemme 26 gelegt ist.

Die erste feste Anschlußklemme 22 ist mit der einen Bürste des zweiten Bürstensatzes 12 verbunden. Die zweite feste Anschlußklemme 24 steht in Verbindung mit einem Pol'einer Spannungsquelle 27 sowie mit einem Ende der zweiten Statorwicklung 18. Die erste Umschaltanschlußklemme 23 ist mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle 27 in Verbindung, sowie mit dem einen Ende der ersten Statorwicklung 17. Die zweite Umschaltanschlußklemme 25 ist mit einer Bürste des ersten Bürstensatzes 11 verbunden. Die dritte Umschaltanschlußklemme 26 ist dagegen leer. Das zweite Ende der zweiten Statorwicklung 18 ist direkt mit der zweiten Bürste des zweiten Bürstensatzes 12 verbunden, während das zweite Ende der ersten Statorwicklung 17 mit der zweiten Bürste des ersten Bürstensatzes 11 verbunden ist.

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Wenn also der Umschalter 19 mit seinen Umschaltarmen 20, 21 in der ausgezogen dargestellten Stellung der Fig. 2 steht, herrscht die Schaltverbindung gemäß Fig. 3A, bei der die erste und die zweite Statorwicklung 14 und 17 einerseits und die erste und die zweite Rotorwicklugn 15 und 18 andererseits in Reihe liegen und diese beiden Reihenschaltungen parallelgeschaltet sind. Dieser Schaltungszustand gilt für Speisung mit dem niedrigen Spannungswert.

Wird der Umschalter in die gestrichelt gezeigte Stellung der Fig. 2 geschaltet, so gilt das Schaltbild gemäß Fig. 3B, in der sämtliche Wicklungsteile in Stator und Rotor 14, 15, und 18 hintereinander geschaltet sind. Auch wenn eine Spannung vom doppelten Wert der niedrigen Spannung an die beiden Enden der Reihenschaltung angelegt wird, ist die an den einzelnen Wicklungen 14, 15, 17, 18 liegende Teilspannung nicht höher als die bei Speisung des Motors mit dem niedrigen Spannungswert. Durch Umschalten des Umschalters 19 zwischen den beiden möglichen Schaltstellungen kann bei Speisung mit ein und derselben Spannung die Drehzahl verändert werden, so daß der Kommutatormotor auch als Motor mit zwei Drehzahlen verwendbar ist. Als nächstes wird anhand der Darstellungen der Fig. 4 die Anordnung der Rotorwicklungen 14 und 15 betrachtet. Zunächst wird die erste Rotorwicklung 14 in die unteren Abschnitte der Nuten des Blechpakets 8 eingelegt, und ihre Enden 14' werden entsprechend mit den Segmenten des ersten Kommutators 9 verbunden. Anschließend wird die zweite Rotorwicklung 15 darüber in den oberen Teil der Nuten eingelegt, und es werden dann die jeweiligen Spulenenden 15' mit den zugehörigen Segmenten des zweiten Kommutators 10 verbunden. Da zwei Rotorwicklungen 14 und 15 in den oberen bzw. unteren Teil der Nuten eingelegt sind, ist die Spannungsdifferenz zwischen benachbarten Bereichen a und b der oberen Wicklungsspule oder der unteren Wicklungsspule,wie in Fig. 4C gezeigt, klein, so daß die Spannungsfestigkeitseigenschaften in den einzelnen Abschnitten des Motors verbessert sind.

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Es ist auch möglich, die erste Rotorwicklung 14 mit einer herkömmlichen Spulenwickelmaschine zu wickeln und anschließend die zweite Rotorwicklung 15 damit zu wickeln, wobei das Blechpaket 8 umgedreht wird. Auf diese Weise läßt sich eine übliche Spulenwickelmaschine mit Vorteil einsetzen, was die Bedingungen für die Massenproduktion begünstigt. Bei diesem Aufbau herrscht jedoch zwischen der obenliegenden zweiten Rotorwicklung 15 und der untenliegenden ersten Rotorwicklung 14 eine hohe Spannungsdifferenz, so daß eine isolierende Papierzwischenlage eingefügt werden sollte.

Es muß an dieser Stelle bemerkt werden, daß bei Einsatz der in Fig. 4 gezeigten Rotorwicklung an der Speisungsquelle mit niedriger Spannung die Abgabeleistung des Kommutatormotors etwas herabgesetzt ist. Die Abgabeleistung P des Kommutatormotors ist nämlich durch folgende Gleichung wiederzugeben:

P = M(ZS₁ I₁ + 0₂ I₁) + k (^₁ I₂ + φ₂ I₂)

worin φ. den von der ersten Statorwicklung 17 erzeugten

magnetischen Fluß,

φ~ den von der zweiten Statorwicklung 18 erzeugten magnetischen Fluß,

1₁ den durch die erste Rotorwicklung 14 fließenden Strom und

1₂ den durch die zweite Rotorwicklung 15 fließenden Strom bedeuten.

Beachtet man die Reaktanzen der ersten und der zweiten Rotorwicklung 14 bzw. 15, so ist der Wert der Reaktanz für die erste Rotorwicklung 14, die im unteren Abschnitt der Nut des Rotorblechpaketes 8 liegt, größer als der Reaktanzwert für die zweite Rotorwicklung 15, die im oberen Nut'abschnitt liegt. Auch wenn φ. und I₁ phasengleich und Φ₂ und I₂ phasengleich sind, so stimmen die Phasenlagen von ^₂ und I₁ bzw.'φ. und I₂

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nicht überein. Für diesen Fall sind die Vektorprodukte ^₀I₁ und Φ*Ί-2 ^klei^ner/ ^als wenn φ^ ^un<3· ¹I bzw. φ^ und I- phasengleich sind. Daraus ergibt sich/ daß die Abgabeleistung des Kommutatormotors herabgesetzt ist.

Anhand der Fig. 5 soll nun eine andere Möglichkeit des Wicklungs aufbaus im Rotor, bestehend aus den Rotorwicklungen 14 und 15/ beschrieben werden. Die Bezugszeichenwahl unterscheidet sich nicht von der in Fig. 4.

Beim Einführen der Rotorwicklung in die Nuten des Blechpaketes

8 werden stets zwei Kupferdrähte parallel geführt. Die Spulenenden 14" der ersten Rotorwicklung 14, die durch einen der Kupferdrähte gebildet wird, werden mit dem ersten Kommutator

9 verbunden. In gleicher Weise werden die Spulenenden 15' der zweiten Rotorwicklung 15, die durch den anderen Kupferdraht gebildet wird, mit dem zweiten Kommutator 10 verbunden. Da bei diesem Verfahren zwei Kupferdrähte gleichzeitig in die Nut eingebracht werden, die dann die Rotorwicklungen 14 und 15 bilden, sind für diese beiden Wicklungen die Reaktanzen praktisch gleich, so daß auch der durch die zweite Statorwicklung erzeugte magnetische Fluß φ~ dieselbe Phase hat wie der Strom I₁, der in der ersten Rotorwicklung 14 fließt, während der magnetische Fluß ^₁ der ersten Statorwicklung 17 phasengleich mit dem Strom Ip der zweiten Rotorwicklung 15 ist. Auch bei Verwendung dieses Kommutatormotors an niedriger Spannung ist die Abgabeleistung des Kommutatormotors- nicht herabgesetzt, sondern es kann vielmehr der Maximalwert entnommen werden.

Die Wicklungsteile a und c aus den beiden Kupferdrähten liegen, wie es die Fig. 5C zeigt, nahe beieinander, so daß bei der Schaltung gemäß Fig. 3B zwischen diesen Wicklungsabschnitten eine große Spannungsdifferenz herrscht. Es besteht also die Gefahr zu Kurzschlüssen, wenn die Isolation der Drähte beschädigt ist, so daß bei der Herstellung große Vorsicht walten muß.

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Die folgende Beschreibung richtet sich auf eine zweite Ausführungsform, die in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist, wobei die sich von den Teilen der Figuren 2 und 3 nicht unterscheidenden Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen. Der Aufbau von Rotor 5 und Stator 6 sind wie im Beispiel der Fig. 2; ein Unterschied herrscht bei der Gestaltung und den Anschlüssen des Umschalters 28.

Der Umschalter 28 hat vier Schaltarme, einen ersten Schaltarm 29, einen zweiten Schaltarm 30, einen dritten Schaltarm 31 und einen vierten Schaltarm 32. Soll der Kommutatormotor an niedriger Spannung betrieben werden, so gilt die Schalterstellung, die in der Fig. 6 durchgezogen gezeichnet ist. Hierbei wird eine erste feste Anschlußklemme 33 durch den ersten Schaltarm 29 mit einer ersten Umschaltklemme 34 verbunden; eine zweite feste Schalterklemme 35 ist über den zweiten Umschaltarm 30 mit einer zweiten Umschaltklemme 36 verbunden; eine dritte feste Schalterklemme 3 7 ist über den dritten Umschaltarm 31 mit einer dritten Umschaltklemme 38 verbunden; eine vierte feste Schalterklemme 39 ist über den vierten Umschaltarm 32 mit einer vierten Umschaltklemme 40 verbunden.

Wenn der Kommutatormotor dagegen an hohe Spannung gelegt werden soll, so ist die Schalterstellung in der Fig. 6 gestrichelt gezeigt. Hierbei ist die erste feste Schalterklemme 33 durch den ersten Umschaltarm 29 auf eine leere fünfte Umschaltklemme 41 geschaltet, während die zweite feste Schalterklemme· 35 über den Umschaltarm 30 mit der ersten Umschaltklemme 34 in Verbindung gebracht ist. Die dritte feste Schalterklemme 37 steht über den dritten Umschaltarm 31 mit einer sechsten, leeren Umschaltklemme 42 in Verbindung, und die vierte feste Schalterklemme 39 ist über den vierten Umschaltarm 32 mit der dritten Umschaltklemme 38 in Verbindung gebracht.

Die erste feste Schalterklemme 33 liegt an einem Pol 27 der Stromquelle, an den auch eine Bürste des zweiten Bürstenpaaros 12 angeschlossen ist. Die zweite feste Schalterklemme 35 ist

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mit der anderen Bürste des zweiten Bürstenpaares 12 verbunden. Die dritte feste Schalterklemme 37 ist mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle 27 verbunden und außerdem mit einem Ende der zweiten Statorwicklung 18. Die vierte feste Schalterklemme 39 ist an das andere Ende der zweiten Statorwicklung 18 angeschlossen. Die erste Umschaltklemme 34 ist mit einer Bürste des ersten Bürstensatzes 11 verbunden. Die zweite Umschaltklemme 36 steht sowohl mit dem einen Ende der ersten Statorwicklung 17 als auch mit der zweiten Bürste des ersten Bürstensatzes 11 in Verbindung und darüber hinaus mit der vierten Umschaltklemme 40. Die dritte Umschaltklemme 38 ist an das andere Ende der ersten Statorwicklung 17 angeschlossen. Die fünfte und sechste Umschaltklemme 41.und 42 sind, wie bereits erwähnt, leer.

Bei Stellung des Umschalters 28 in der ausgezogen gezeichneten Position gemäß Fig. 6 liegen die beiden Rotorwicklungen 14 und 15 zueinander parallel, und Gleiches gilt für die beiden Statorwicklungen 17 und 18. Diese Parallelkreise sind dann miteinander in Reihe geschaltet, wie in Fig. 7A gezeigt. Diese Schaltung gilt für Speisung des Kommutatormotors in der zweiten Ausführungsform von einer Stromquelle mit niedrigem Spannungswert.

Soll der Motor an einer Stromquelle mit hohem Spannungswert betrieben werden, dann wird der Umschalter 28 in die in Fig.6 gestrichelt gezeichnete Stellung umgelegt. Alle Wicklungen des Rotors und des Stators liegen dann so in Reihe, wie es die Fig. 7B zeigt. Die einzelnen Wicklungen 14, 15, 17 und 18 haben also bei Speisung mit der hohen Spannung dieselben Teilspannungswerte wie bei Speisung mit der niedrigen Spannung.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft ein Gebläse, das mit dem erfindungsgemäßen Kommutatormotor angetrieben ist, und bezieht sich auf die Figuren 8 bis 10.

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Ein elektrisch angetriebenes Gebläse 43 weist ein Motorgehäuse 44 aus Blech auf, das im Ziehverfahren hergestellt ist. Ein Lagerschild 45 mit vergrößertem Durchmesser deckt die eine Öffnungsseite des Motorgehäuses 44 ab und ist daran mit Schrauben oder dgl. befestigt. Durch Kugellager 13 ist die Welle 7 des Rotors 5 in eingeprägten zentralen Vertiefungen des Lagerschildes 45 und eines weiteren Lagerschildes auf der anderen Seite des Lagergehäuses 44 gehaltert. Die Welle 7 steht mit einem Wellenende aus dem Lagerschild 45 vor. Auf das Wellenende ist ein Zentrifugallüfterrad 46 aufgesetzt.

Eine Luftführungsplatte 47 befindet sich zwischen dem Lüfterrad 46 und dem Lagerschild 45. Der Lagerschild 45 hat im Randbereich einen vorstehenden Rand 48, der das Motorgehäuse 44 mit radialem Abstand übergreift. Die öffnung des Lüftergehäuses 49 ist über den Rand 48 gesteckt. Das Lüftergehäuse 49 weist in seiner Mitte eine Lufteintrittsöffnung 50 auf. Im Lagerschild 45 sind Belüftungsöffnungen 51 und 52 angebracht, über die das Innere des Motorgehäuses 44 belüftet wird.

Wenn sich der Lüfter dreht, wird durch den Lufteinlaß 50 Luft angesaugt und durch die Belüftungsöffnungen 51 in das Motorgehäuse 44 geblasen, nachdem sie um die Führungsplatte 47 herum gestrichen ist, wo dann Rotor 5 und Stator 6 gekühlt werden, bevor die Luft aus den Belüftungsöffnungen 52 auf der anderen Motorseite wieder abgegeben wird.

Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, liegt auf dem ersten Kommutator 9, der sich in Luftströmungsrichtung am hinteren Ende des Rotors 5 befindet, ein Bürstenpaar 11 auf, während ein weiteres Bürstenpaar 12 auf dem zweiten Kommutator 10 am vorderen Ende des Rotors 5 aufliegt. Diese Bürsten 11 und 12 sind wie bei einem üblichen Kommutatormotor in Bürstenhaltern 53 und 54 gehalten und geführt und werden von Schraubenfedern, die auch als Leiter dienen, gegen den Kommutator gedrückt, wobei die Bürstenhalter 53, 54 durch metallische Führungsröhrchen gebildet sind, die in Isolier-

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stoffkörper eingesetzt sind. Das Motorgehäuse 44 hat Bohrungen 55 und 56 an seinem Umfang, in die die Bürstenhalter 53, 54 eingesetzt werden. Diese Bohrungen 55 und 56 liegen auf einer Linie parallel zur Welle 7 des Rotors 5, so daß sie durch einen einzigen Stanzvörgang bei der Herstellung des Motors im Motorgehäuse 44 angebracht werden können. Die Bohrungen 55 und 56 liegen nahe den Enden des Motorgehäuses 44. Da der Ringrand 48 des Lagerschildes 45 über die vorderen Bohrungen 56 hinübergreift, ist das Einsetzen der Bürstenhalter 54 durch den Rand behindert. Es sind" deshalb. Aussparungen 57 dort vorgesehen, wo der Ringrand 48 über die Bohrung 56 hinübergreift.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf den Motor vor dem Aufstecken des Lüftergehäuses 49, wobei gerade ein Bürstenhalter 54 in die entsprechende Bohrung 56 durch die Aussparung 57 hindurch eingesetzt und dann am Motorgehäuse 44 durch eine Schraube 58 festgelegt wird, so daß dann eine Bürste 12 des zweiten Bürstenpaares befestigt ist. Die hinteren Bürstenhalter 53 werden in die Bohrungen 55 eingesteckt und dann mit Schrauben 59 am Motorgehäuse 44 befestigt. Wenn das Lüftergehäuse 49 dann auf dem Motorgehäuse 44 befestigt ist, nachdem die vorderen Bürstenhalter 54 eingesetzt und festgelegt sind, sind die Aussparungen 57 durch das Lüftergehäuse 49 überdeckt und damit unsichtbar. An der Stelle der Aussparungen 57 im Ringrand 48 kann, wenn das Lüftergehäuse 49 abgenommen werden soll, leicht ein Schlagwerkzeug angesetzt werden, wodurch bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten am Gebläse 43 das Zerlegen besonders einfach ist. Fig. 9 zeigt, daß die Breite W₂ der Aussparungen 54 größer als die Breite W. der Bürstenhalter 54 ist, wodurch das Einsetzen der Bürstenhalter 54 erleichtert ist.

Eine Draufsicht auf das Gehäuse eines herkömmlichen Motors oder Gebläses zeigt die Fig. 11. Da im Rand 48 des Lagerschildes keine Aussparungen 57 vorgesehen sind, muß das Motorgehäuse 44 bis zu dem Rand 48 eine Länge L haben, die das störungsfreie Einsetzen der Bürstenhalter 54 ermöglicht.

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Dagegen kann die Gesamtlänge des Motors bei der Ausführungsform gemäß Figuren 8 bis 10 um die Strecke I₁, der axialen Länge des Lagerschildes 48, verkürzt sein, was eine Verkürzung der Gesamtlänge des Gebläses bedeutet.

Der in der erfindungsgemäßen Weise gemäß Merkmalen des Anspruches 1 gestaltete Kommutatormotor ermöglicht es nicht nur, daß die Statorwicklungen sondern auch die Rotorwicklungen wahlweise parallel oder in.Reihe geschaltet werden, so daß er an niedriger und an hoher Spannung betrieben werden kann und dabei im wesentlichen gleiche Abgabeleistung hat und keinen Thyristor benötigt, wie dies bei herkömmlichen Motoren der Fall ist. Der magnetische Kern des Blechpaketes braucht bei dem Motor nicht besonders dick zu sein, und die Kommutierung läuft funkenfrei ab. Die geringe erforderliche Blechpaketstärke erlaubt es, den Motor klein und leicht zu bauen. Wenn die erste Rotorwicklung im unteren Nutbereich und die zweite Rotorwicklung im oberen Nutbereich des Ständerblechpaketes untergebracht wird, dann ist die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Spulen klein, so daß die Gefahr von Windungsdurchschlägen nicht erhöht ist. Da außerdem die Wicklung mit gewöhnlichen Wickelmaschinen eingebracht werden kann, eignet sich der Kommutatormotor auch für die Massenproduktion. Ferner können zwei parallele Drähte gleichzeitig in die Nuten des Blechpaketes eingewickelt werden, so daß die erste und die zweite Rotorwicklung gleichsam ineinander liegen, wobei sie dann praktisch gleiche Reaktanzwerte haben und für beide Schaltungsarten die gleiche maximale Ausgangsleistung an der Welle zur Verfugung steht, der Motor also einen sehr guten Ausnutzungsfaktor hat.

Der erfindungsgemäße Kommutatormotor kann mit einem elektrischen Gebläse verbunden sein. Man kann dabei ein Lagerschild mit großem Durchmesser am einen Ende des Motorgehäuses anbringen und auf dessen Außenrand das Gebläsegehäuse aufpassen. Der Außenrand des Lagerschildes übergreift das Motorgehäuse mit radialem Abstand. An diametral gegenüberliegenden

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Stellen sind im Rand dort Aussparungen vorgesehen, wo das Motorgehäuse auf seinem Umfang Bohrungen für das Einsetzen der Kommutatorbürsten besitzt, die in axialer Richtung mit den Bohrungen für die Kommutatorbürsten am anderen Ende des Motorgehäuses fluchten. Durch die Aussparungen wird das Einsetzen der Bürstenhalter erleichtert, und obgleich die Zahl der Kommutatoren erhöht ist, ist es nicht erforderlich, das Motorgehäuse zu verlängern. Außerdem erleichtern die Aussparungen für Reparaturfälle das Abnehmen des Gebläsegehäuses.

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Claims

3012508 /

Sanyo Electric Co., Ltd.,
Moriguchi-shi, Osaka-fu/Japan

Kommutatormotor

PATENTANSPRÜCHE

\ 1.J Kommutatormotor mit einem ersten Kommutator auf der Welle des Rotors, einer ersten Rotorwicklung, deren Wicklungsenden mit dem ersten Kommutator verbunden sind, und einer ersten und einer zweiten Statorwicklung im Stator, gekennzeichnet durch einen zweiten Kommutator (10) auf der Rotorwelle (7) und eine zweite Rotorwicklung (15), deren Wicklungsenden mit dem zweiten Kommutator (10) verbunden sind, und einen Umschalter (19,28),mit dem die Rotorwicklungen (14,15) *

zueinander parallel an eine Spannungsquelle (27) und die Statorwicklungen (17,18) zueinander parallel an die Spannungsquelle (27) anschließbar sind, wenn der Kommutatormotor an niedriger Spannung betrieben wird, und mit dem die Rotorwicklungen (14,15) und die Statorwicklungen (17,18) bei Betrieb des Kommutatormotors an hoher Spannung sämtlich in Reihe geschaltet sind.
2. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb des Motors an niedriger Spannung mit dem Umschalter (19) eine Rotorwicklung (14) und eine Statorwicklung (17) miteinander in Reihe und die zweite Rotorwicklung (15) und die zweite Statorwicklung ebenfalls miteinander in Reihe und die beiden Reihenschaltungen zueinander parallel schaltbar sind.
3. Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Rotorblechpaketes (8) ein Kommutator (9,10) sitzt.

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4. Kommutatormotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rotorwicklung (14) im Nutgrund und die zweite Rotorwicklung (15) im äußeren Bereich der Nuten des Rotorblechpaketes (8) liegt.
5. Kommutatormotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwicklungen (14,15) mit zwei parallelen Drähten ineinander gewickelt sind.
6. Kommutatormotor nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb des Motors an niedriger Spannung durch den Umschalter (28) die Rotorwicklungen (14,15) einerseits und die Statorwicklungen (17,18) andererseits miteinander parallel schaltbar und diese beiden Parallelschaltungen in Reihe schaltbar sind.
7. Kommutatormotor nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Kommutatoren auf einer Seite des Rotorblechpaketes befinden.
8. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende eines Motorgehäuses (44) ein Lagerschild (45) mit großem Durchmesser angebracht ist, auf dessen Randflansch (48) das Gehäuse (49) eines Gebläses aufsteckbar ist, daß der Randflansch (48) mit axialem Abstand das Motorgehäuse (44) übergreift, daß diametral gegenüber im Randflansch (48) Aussparungen (57) angeordnet sind, daß ausgerichtet mit diesen Aussparungen (57) in einem Ende des Motorgehäuses (44) Bohrungen (56) und weitere zwei Bohrungen (55) am anderen Ende des Motorgehäuses vorgesehen sind und daß in die Bohrungen (55,56) Bürstenhalter (53,54) für die Bürsten (11,12) des Kommutators eingesetzt sind.

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