DE3243212A1

DE3243212A1 - Elektrischer kleinmotor mit einem anker

Info

Publication number: DE3243212A1
Application number: DE19823243212
Authority: DE
Inventors: Rolf Ade; Heinz 7120 Bietigheim-Bissingen Heimann; Wolfgang Dr. 7307 Eichwald-Lobenrot Kofink; Hans 7120 Bietigheim-Bissingen Prohaska
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1982-11-23
Filing date: 1982-11-23
Publication date: 1984-05-24
Also published as: BR8306157A; ES275742Y; JPS59106839A; ES275742U; GB2130811A; GB8330172D0; US4484094A; FR2536601A1

Description

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Elektrischer Kleinmotor mit einem Anker

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kleinmotor, der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Ein derartiger Kleinmotor ist aus der DE-OS 28 38 ^05 bekannt. Beim Anker dieses Motors sind die Arikervelle, das Blechpaket und der Kollektor in einem einstückigen Kunststoff teil zueinander festgelegt, das auch das Blechpaket gegenüber den Wicklungen isoliert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Kleinmotor mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß auf einfache Weise direkt mit dem Anker eine zweite'Welle verbunden werden kann, die die Drehbewegung des Ankers mitmacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem elektrischen Kleinmotor mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zumindest vom einen Ende der Ankerwelle her in diese eine Aufnahme mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt eingebracht ist, in die die·- andere Welle mit einem entsprechenden Querschnitt hineingreifen kann. Durch die von der Kreisform abweichende Querschnitte wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Ankerwelle und der zweiten Welle hergestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung kann man den Unteransprüchen entnehmen; Der Anker des elektrischen Kleinmotors kann besonders kostengünstig gefertigt werden, wenn die Ankerwelle zum großen Teil aus zu dem Kunststoffteil gehörigen Kunststoff besteht. Es ist günstig, dann die Welle zumindest im Bereich der Aufnahme durch eine Metalleinlage zu verstärken. Die Formbeständigkeit der Aufnahme ist in besonderer Weise gewahrt, wenn gemäß Anspruch 3 die

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Metalleinlage zumindest abschnittsweise die Seitenvände der Aufnahme bildet. Die Stabilität der gesamten Ankerwelle kann dadurch erhöht werden, daß sich gemäß Anspruch h die Metalleinlage hinter dem Ende der Aufnahme fortsetzt. Auch wird dadurch die Einlage besser im Kunststoff verankert.

Der Anspruch 5 bezieht sich auf eine vorteilhafte Weiterbildung eines erfindungsgemäßen elektrischen Kleinmotors _s gemäß der die Metalleinlage ein,in Längsrichtung der Ankerwelle fortschreitend, mäanderartig gefaltetes Blech ist,das in seinen wenigstens in etwa senkrecht auf der Längsrichtung der Aufnahme stehenden AbschnittenDurchbrüehe aufweist. Zweckmäßige Ausgestaltungen eines elektrischen 'Kleinmotors mit einer derartigen Metalleinlage sind in den Ansprüchen 6 bis 11 enthalten. Durch diese Ausgestaltungen wird erreicht, daß die Aufnahme nur einem geringen Verschleiß unterworfen ist und daß die Metalleinlage gut im Kunststoff verankert ist.

Wird als Metalleinlage ein mäanderartig gefaltetes Blech verwendet, so ist die Verstärkung für die Ankerwelle in verschiedene Richtungen stark unterschiedlich. Will man die Verstärkung vergleichmäßigen, so wird als Metalleinlage vorteilhafterweise ein Rohr benutzt. Gemäß Anspruch 12 ist es ein Rohr, dessen Innenkreisdurchmesser größer ist als der Außenkreisdurchmesser des Aufnahmequerschnitts. Dadurch wird die Aufnahme verstärkt, wobei ihre Seitenwände jedoch ganz aus Kunststoff bestehen. Sollen die Seitenwände metallisch sein, so kann man gemäß Anspruch 13 ein Rohr verwenden, dessen Innenquerschnitt gleich dem Querschnitt der Aufnahme ist und das die Aufnahme bildet. Mit Vorteilen kann die Metalleinlage auch ein rundes Rohr sein, das am Ende so geformt ist, daß es im Innern eine Aufnahme mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt bildet. Die Rohre erstrecken sich vorteilhafterweise über die gesamte Länge der Ankerwelle.

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Besonders kostengünstig kann es sein, wenn gemäß Anspruch 17 das Rohr aus einem ebenen Blech geformt ist, insbesondere gebogen, gerollt oder gewickelt ist. Eine derartige Ausbil- · dung ist natürlich auch dann von Vorteil, wenn die Ankerwelle eine Aufnahme zur Verbindung mit einer zweiten Welle nicht aufweist. Denn durch das Rohr wird auch ohne eine derartige Aufnahme die Ankerwelle gegenüber einer Ausführung, bei der diese ganz aus Kunststoff besteht, verstärkt. Gegenüber einer Ausführung mit einer massiven Stahlwelle ist die Ausführung mit einem aus Blech geformten Rohr billiger.

Wird als Metalleinlage in der Ankerwelle ein Rohr verwendet, so erhält man eine besonders innige Verbindung zwischen dem Kunststoffteil und dem Rohr und eine besonders stabile Ankerwelle dadurch, daß das Rohr Durchbrüche besitzt, die zusammen mit dem Innern des Rohres mit Material des Kunststoffteils gefüllt sind.

Die Ansprüche 19 bis 22 enthalten vorteilhafte Anordnungen dieser Durchbrüche am Rohr. Die Durchbrüche sind dabei jeweils in einer oder mehreren Reihen angeordnet. Besitzt das Rohr einen polygonalen Querschnitt, so befinden sich die Reihen der Durchbrüche vorteilhafterweise in Ecken des Rohres.Beim Verformendes Rohres aus einem ebenen Blech, sind dann durch die Reihen der Durchbrüche schon Sollbiegelinien vorgegeben, so daß das Biegen des Rohres besonders leicht ist.

Eine vereinfachte Konstruktion zum Ankoppeln einer zweiten Welle an den Anker eines erfindungsgemäßen elektrischen Kleinmotors erhält man gemäß Anspruch 23 dadurch, daß ein zentraler Durchgang des Blechpakets die Aufnahme mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt bildet. Es ist also keine zusätzliche Metalleinlage im Kunststoffteil nötig. Vielmehr wird das ohnehin vorhandene Blechpaket als Metalleinlage benutzt.

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Für das Umspritzen der Einzelteile des Ankers mit Kunststoff ist eine Konstruktion gemäß Anspruch 25 besonders vorteilhaft. Danach sind der Querschnitt des zentralen Durchbruchs im Blechpaket und der Querschnitt einer zum Anker gehörenden Metallwelle oder eines zum Anker gehörenden Metallrohres so aufeinander abgestimmt, daß in Umfangsrichtung Anlagestellen zwischen Blechpaket und Welle oder Rohr mit Zwischenräumen, in denen sich Blechpaket und Welle oder Rohr nicht berühren, abwechseln. In den Zwischenräumen befindet sich Material des Kunststoffteils. Durch eine derartige Ausbildung wird es möglich, das Blechpaket fest auf die Metallwelle oder das Metallrohr aufzusetzen, noch ehe die Teile in das Spritzwerkzeug eingelegt werden. Zugleich kann jedoch während des Umspritzens der Einzelteile in den Zwischenräumen zwischen Blechpaket und Welle oder Rohr der Kunststoff von der einen Seite des Blechpakets zur anderen fließen. ,Dieser Weg ist kurzer als der Weg um das Blechpaket herum, so daß der Kunststoff jenseits des Blechpakets kaum abgekühlt ist. Es können so auch lange Anker gespritzt werden. Es ist einleuchtend, daß diese Konstruktion mit Vorteilen auch dann verwendbar ist, wenn die Ankerwelle ohne Aufnahme zur Verbindung mit einer zweiten Welle ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise hat der Durchbruch im Blechpaket einen polygonalen Querschnitt. Die Welle bzw. das Rohr sind mit Vorteil rund. Ist das Polygon ein Dreieck, so können mit einer runden Welle oder einem runden Rohr die Zwischenräume zwischen diesem Teil und dem Blechpaket besonders groß gemacht werden.

Gemäß Anspruch 30 besteht die Ankerwelle zumindest an einem Ende ganz aus Kunststoff und ist dort mit Hilfe eines Lagerzapfens und einer Lagerbohrung an einem Lagerschild gelagert. Um die relative Geschwindigkeit zwischen der Außenfläche des Lagerzapfens und der Mantelfläche der Bohrung möglichst gering zu halten, ist der Durchmesser des

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Zapfens und der Bohrung deutlich kleiner als der diesen Teilen benachbarte Abschnitt der Welle. Die Gefahr eines Bruches der Ankerwelle ist dann sehr gering, wenn gemäß Anspruch 32 der Lagerschild den Lagerzapfen trägt und dieser in eine Lagerbohrung der Ankerwelle hineinragt. Der Lagerzapfen des Lagerschilds wird vorteilhafterweise aus Metall gefertigt. Die Lagerbohrung der Ankerwelle kann von einem verhältnismäßig dicken Kunststoffmantel umgeben sein, so daß eine gute Festigkeit mit einer guten Lagerung verbunden ist. Die Lagerung wird auch dadurch verbessert, daß gemäß Anspruch 3h der Lagerzapfen leicht federnd ausgeführt ist, daß er im Abstand von einem Ring konzentrisch umgeben ist, der einstückig an den Kunststoff der Ankerwelle angeformt ist, und daß der Ring in eine zur Lagerbohrung für den Lagerzapfen konzentrische Ausnehmung mit Spiel in radialer Richtung hineinragt. Der Ring soll Schläge und Auslenkungen durch extreme Beschleunigungen aufnehmen und so den dünneren Lagerzapfen entlasten.

Der Anspruch 36 bezieht sich auf die Anordnung eines Ölabweisrings an der Ankerwelle, der Anspruch 37 auf ein Verfahren, wie dieser Ölabweisring zweckmäßigerweise hergestellt werden kann.

Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 30 bis 36 und das Verfahren gemäß Anspruch 37 können natürlich auch dann mit Vorteil bei einem elektrischen Kleinmotor angewandt sein, wenn seine Ankerwelle keine Aufnahme gemäß Anspruch 1 aufweist.

Dies gilt auch für die Maßnahme gemäß Anspruch 38, gemäß

das
dem das Blechpaket und den Kollektor zueinander festlegende Kunststoffteil schwach leitfähig ist. Die Kollektorlamellen sind also in einen leitfähigen Kunststoff eingebettet. Es entsteht parallel zu den Lamellen ein Strompfad, über den sich die Spannungsspitzen,die bei der Kommutierung des Stromes von einer Lamelle auf die andere entstehen,

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abbauen können. Die schwache elektrische Leitfähigkeit wird vorteilhafterweise durch die Beimengung von Graphit erreicht.

Der spezifische Widerstand des Kunststoffteils sollte etwa zwischen 10 und 1θ3 Ohm cm liegen. Der Nebenschlußwiderstand zwischen zwei benachbarten Lamellen wird somit je - nach Größe des gespritzten Kollektors bei ca. 20-100 Ohm liegen. Für die Ankerwicklung ist die Isolation weiterhin ausreichend. Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen elektrischen Kleinmotors sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung soll die Erfindung nun näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Anker einer ersten Ausführung mit zwei durch ein gefaltetes

Blech verstärktenAufnahmen für zwei weitere Wellen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Blech gemäß Fig..1 im gerade ausgestanzten, noch ebenen Zustand,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie III-III

aus Fig. 5 durch einen zweiten Anker mit einer durch ein gewickeltes Rohr verstärkten Welle, 30

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IY aus Fig.3,

Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie V-V aus

Fig. 3,
35

Fig. 6 einen Längsschnitt entlang der Linie VI-VI aus

Fig. 7 durch einen dritten Anker mit einer durch ein aus einem ebenen Blech gebogenen Rohr verstärkten Welle,

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Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus > Fig. 6,

Fig. 8 einen Teilschnitt entlang der Linie VIII-VIII

aus Fig. 6,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen vierten Anker mit einem Rohr in der Ankerwelle, dessen Enden

zu Aufnahmen für weitere Wellen geformt sind,

Fig.10 einen Schnitt entlang der Linie X-X aus Fig. 9>

Fig.11 einen Teilschnitt entlang der Linie XI-XI aus

'Fig. 9,

Fig.12 einen Längsschnitt durch ein Anker ähnlich dem aus Fig. 9 j bei dem jedoch die Enden des Rohres mit Kunststoff überspritzt sind,

Fig.13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII aus Fig. 12,

Fig.i4 einen Längsschnitt entlang der Linie XIV-XIV

aus Fig. 15 durch einen sechsten Anker, bei dem die Aufnahmen zum Ankuppeln weiterer Wellen durch den zentralen Durchbruch im Blechpaket gebildet werden,

Fig.15 einen Schnitt entlang der Linie XV-XV aus Fig.i4,

Fig.16 einen Teilschnitt entlang der Linie XVI-XVI aus

Fig. 14,
35

Fig.17 einen Längsschnitt durch einen siebten Anker mit einem Lagerzapfen und einem zusätzlichen Lagerring,

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Pig. 18 einen Längsschnitt durch einen achten Anker mit einer Lagerbohrung innerhalb des Kollektors und

Fig. 19 einen Längsschnitt durch einen neunten Anker mit einem Ölabweisring.

Die in den Figuren gezeigten verschiedenen Ausführungen eines Ankers für einen elektrischen Kleinmotor weisen ein Blechpaket 25 sowie einen Kollektor 26 mit einzelnen Lamellen 27 auf. Ein Kunststoffteil 28 legt die einzelnen Kollektorlamellen 27 zueinander fest und verbindet den gesamten Kollektor 26 und das Blechpaket 25 zu einer Baueinheit. Material des Kunststoffteils 28 befindet sich nicht nur innerhalb des von den Kollektorlamellen 27 gebildeten Ringes und zwischen dem Kollektor 26 und dem Blechpaket 25 ₅ sondern auch an den Stirnseiten 29 und in den Nuten 30 des Blechpakets. Das Kunststoffteil 28 isoliert also auch das Blechpaket 25 und die von diesem getragenen Wicklungen voneinander. Jeder Anker besitzt eine Welle 31, die durch das um die Mittelachse des Ankers herum befindliche Material gebildet wird. Zumindest vom einen Ende her ist in die Welle 31 jeder Ausführung eine Aufnahme 32 mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt eingebracht. Der Querschnitt ist in allen Ausführungen quadratisch, so daß die Aufnahmen 32 als Innenvierkant bezeichnet werden können. In diesen Innenvierkant kann eine Welle 33 eingeschoben werden, deren vierkantiges Ende 3k wie ein Schlüssel ins Schlüsselloch in den Innenvierkant 32 paßt. Wenn sich der Anker dreht, wird also die Welle 33 mitgedreht. Die Welle 33 ist lediglich in Fig.1 einmal eingezeichnet. Dieselbe Welle 33 kann natürlich auch bei den anderen Ausführungen verwendet werden. Sofern die Ankerwelle 31 zwei Aufnahmen 32 aufweist, können .natürlich zwei Wellen 33 an sie angekuppelt werden.

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Zur Verstärkung der Ankerwelle 33 und insbesondere der Aufnahme 32 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 ein mäanderförmig gebogenes Blech 40 in den Kunststoff eingelegt. Dieses Blech setzt sich aus Abschnitten 4i, die parallel zu zwei gegenüberliegenden Seiten des Innenvierkants 32 und abwechselnd auf der einen oder der anderen der beiden genannten Seitenwände angeordnet sind, den Abschnitten 42, die in etwa senkrecht zu den Abschnitten 4i verlaufen undr diese miteinander verbinden, und einem Abschnitt 43 zu-

den .

sammen. Aus Abschnitten 42 sind Durchbrüche 44 ausgestanzt, deren Rand mit den Seitenwänden des Innenvierkants 32 fluchtet. Da die Abschnitte 42 leicht schräg stehen, sind die Durchbrüche 44 keine Quadrate, sondern Rechtecke. Dies kann man besonders deutlich in Fig. 2 erkennen, die das Blech 40 im noch ebenen, ausgestanzten Zustand zeigt. Das Blech 40 setzt sich hinter dem Innenvierkant 32 zunächst noch mit Abschnitten 4i und Abschnitte 42 mit Durchbrüchen 44 mäanderartig fort und endet im Abschnitt 43, der auf einer mittleren Höhe zwischen den Abschnitten 4i liegt und einen Durchbruch 45 aufweist. Damit ergibt sich eine besonders gute Verankerung des Blechs 4o im Kunststoff. Der Innenvierkant 32 ist gut formbeständig, da seine Seitenwände teil-'.

weise durch das Blech 40 gebildet werden. Bei der Ausführung nach Fig. 1 besitzt die Welle 31 an beiden Enden einen Innenvierkant 32 und ein Blech 40. Beide Bleche sind identisch. Sie sind jedoch um 180 Grad um die Achse des Ankers gedreht in den Kunststoff eingelegt, so daß der erste Abschnitt 4i beim einen Innenvierkant mit der einen und beim anderen Innenvierkant mit der gegenüberliegenden Seitenwand fluchtet.

Bei der Ausführung nach den Fig. 3 his 5 gehört zur Ankerwelle 31 ein von deren einen Ende bis zum anderen Ende durchgehendes Rohr 50, das somit auch durch die zentrale Öffnung 51 im Blechpaket 25 verläuft. Das Rohr 50 ist aus einem schmalen Blechstreifen gewickelt. Aus diesen

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sind Löcher 52 in einer solchen Lage zueinander ausgestanzt, daß sie, nachdem das Rohr gewickelt ist, in zwei sich diametral gegenüberliegenden Reihen in Längsrichtung des Ankers hintereinander angeordnet sind. Außerdem liegen sich nicht jeweils zwei Löcher 52 genau gegenüber, sie sind vielmehr in Längsrichtung des Ankers gegeneinander versetzt. Der Außendurchmesser des Rohres 50 ist kleiner als der Innendurchmesser der sechskantigen Öffnung 51 im Blechpaket 25 * so daß sich überall zwischen dem Blechpaket 25 und dem Rohr 50 Kunststoff befindet.

Die Aufnahmen.32 befinden sich innerhalb des Rohres 50. Und zwar ist der Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Ecken der Aufnahmen 32 kleiner als der ^Innendurchmesser des Rohres 50. Beim Umspritzen der Einzelteile des Ankers mit Kunststoff kann somit an dem die Aufnahme 32 formenden Werkzeugabschnitt Kunststoff in das Innere des Rohres fließen. Auch durch die Löcher 52 fließt Kunststoff in das Innere des Rohres 50. Damit dies besonders gut geschehen kann, sind wie man aus Fig. 5 ersehen kann, die beiden Löcherreihen an zwei Ecken der Öffnung 51 gelegt. Das Rohr 50 ist also vollständig in Kunststoff eingebettet. Das Material innerhalb und außerhalb des Rohres ist miteinander verbunden. Es ergibt sich dadurch ein sehr guter Zusammenhalt der einzelnen Teile.

In Fig. 3 ist in der einen Hälfte des Innern des Rohres 50 der Kunststoff weggelassen, so daß die eine Lochreihe gut sichtbar ist.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine Ausführung, bei der anstelle des runden Rohres aus Fig. 3 ein Rohr verwendet wird, das einen quadratischen Außen- und Innenquerschnitt besitzt. Dieses Rohr 55 ist aus einem ebenen Blech gebogen. Der Innenquerschnitt entspricht dem Querschnitt der Aufnahme 32, deren Seitenwände somit durch das Rohr 55 gebildet werden.

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In den drei Ecken ohne Stoßfuge besitzt das Rohr 55 jeweils ' eine Reihe von Löchern 52, die wiederum von Reihe zu Reihe in Längsrichtung der Welle 31 gegeneinander versetzt sein können. Natürlich kann auch in der Ecke der Stoßfuge eine Reihe von Löchern gebildet werden. Durch die Lochreihen werden Sollbiegelxnien gebildet, so daß das Rohr 55 leicht in seine eckige Form gebracht werden kann. Durch die Löcher 52 fließt außerdem beim Umspritzen der Einzelteile des Ankers Kunststoff in das Innere des Rohres 55· In Fig. 6 ist der Kunststoff in der einen Hälfte des Rohrinneren wiederum weggelassen, so daß noch die eine Lochreihe erkennbar ist. Da außerdem zwischen dem Rohr 55 und dem Blechpaket 25 an jeder Stelle ein Abstand besteht, ist das Rohr, sieht man von den Aufnahmen 32 ab, ganz vom Kunststoff umgeben. Es ist deshalb sehr gut im Kunststoff verankert .

Ähnlich der Ausführung nach Fig. 3 ist bei der Ausführung nach den Fig. 9 bis 11 wiederum ein innen und außen rundes Rohr verwendet. Dieses Rohr 56 ist nun jedoch nahtlos. Es steht mit zwei Endabschnitten 57 über das Kunststoffteil 28 vor. Diese Endabschnitte sind so verformt, daß sie außen noch rund sind und als Lagerzapfen dienen können, während sie innen eine vierkantige Aufnahme 32 bilden.

Die zentrale Öffnung 5I des Blechpakets 25 besitzt einen im wesentlichen dreieckigen, also polygonalen Querschnitt. Lediglich die Ecken des Dreiecks sind abgerundet. Der Innendurchmesser der Öffnung 51 ist um ein geringes kleiner als der Außendurchmesser der Rohres 56. Das Blechpaket 25 kann deshalb mit Paßsitz auf das Rohr 56 aufgeschoben werden. Andererseits sind in den Ecken der Öffnung 51 noch so große Zwischenräume zwischen dem Rohr 56 und dem Blechpaket 25 vorhanden, daß durch sie hindurch Kunststoff von der einen zur anderen Seite des Blechpakets fließen kann.

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Die beschriebene Konstruktion verbindet also die Möglichkeit eines festen Verbandes zwischen Rohr 56 und Blechpaket 25 mit einem günstigen Flußweg des Kunststoffs. Denn der Weg durch die zentrale Öffnung 5I ist kürzer als der durch die Nuten 30 des Blechpakets 25· Natürlich sind diese Vorteile auch dann gegeben, wenn das Rohr 56 durch eine massive Welle ersetzt ist.

In der Ausführung nach den Fig. 1.2 und 13 ist wiederum ein bis auf Endabschnitte 58 innen und außen rundes Rohr 56 verwendet. Die Endabschnitte 58 sind nun jedoch nicht nur innen zur Bildung einer Aufnahme 32, sondern auch außen im Querschnitt quadratisch geformt. Sie werden vom Kunststoffteil 28 überdeckt, das außen rund ist, so daß ein runder Lagerzapfen entstanden ist.

Bei der Ausführung nach den Fig. 14 bis 16 weist die zentra-Ie Öffnung 51 im Blechpaket 25 einen quadratischen Querschnitt auf. Sie bildet die beiden Aufnahmen 32 zum Ankoppeln von zwei anderen Wellen. In die sich an die beiden Stirnseiten 29 des Blechpakets 25 anschließenden Stümpfe 60 der Welle 31 ist jeweils ein Hohlraum 61 eingebracht, der vom jeweiligen Ende der Welle bis zum Blechpaket 25 reicht und durch den die anzukoppelnden Wellen geführt sind. Die Hohlräume 61 erweitern sich ausgehend vom Blechpaket kegelstumpfartig zu den Enden der Welle 31 hin. Es sind jedoch auch zylinderförmige Hohlräume 61 oder Hohlräume 61 mit einem polygonalen Querschnitt möglich. Verbunden sind die beiden zum Kunststoffteil 28 gehörenden Wellenstümpfe 60 durch Material in den Nuten 30 des Blechpakets 25·

Auch bei den Ausführungen gemäß den Fig. 17 bis 19 ist wie bei der Ausführung nach den Fig. 14 bis 16 auf eine zusätzliche Metalleinlage in der Ankerwelle verzichtet. Am einen Ende der Welle 31 befindet sich in dieser die vierkantige Aufnahme 32, über die der Anker mit einer weiteren Welle gekoppelt werden kann. Wie der Anker am die Aufnahme 32

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beherbergenden Wellenende gelagert ist, ist in den Fig. bis 19 nicht näher dargestellt. Für die Lagerung am anderen Ende der Welle 31 zeigen die Fig. 17 bis ^^ drei Möglichkeiten, die freilich auch dann Vorteile haben, wenn die Welle keine Aufnahme 32 besitzt.

Zur Lagerung an einem Lagerschild 70 dienen ein Lagerzapfen 71 und eine Lagerbohrung 72, deren Durchmesser deutlich kleiner ist als der diesen Teilen benachbarte Abschnitt der Welle 31. In den betrachteten Ausführungen ist der benachbarte Abschnitt der Kollektor 26. Wegen des kleinen Durchmessers ist die relative Geschwindigkeit zwischen Lagerzapfen 71 und Bohrung 72 relativ klein, so daß die durch die Reibung erzeugende Wärmemenge ein für die Lagerung schädliches Maß nicht überschreitet.

Bei der Ausführung nach Fig. 17 befindet sich der Lagerzapfen 71 an dev Welle 31 und liegt in der Bohrung 72 am Lagerschild 70. Der Lagerzapfen 71 ist im Abstand von einem Ring 73 umgeben, der ebenfalls einstückig zum Kunststoff teil 28 gehört, in axialer Richtung kürzer als der

ist
Zapfen 71 und in eine zur Bohrung 72 konzentrische Bohrung 7h mit größerem Durchmesser hineinragt. Der Durchmesser der Bohrung lh ist um weniges größer als der Außen- durchmesser des Rings 73j so daß zwischen Ring 73 und Bohrung Jh in radialer Richtung ein Spiel besteht. Die Differenz im Durchmesser beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm.

30' Im normalen Betrieb wird die Lagerfunktion ganz vom Lagerzapfen 71 und der ihm zugeordneten Lagerbohrung 72 übernommen. Schläge und Auslenkungen durch extreme Beschleunigungen dagegen werden durch den Ring 73 abgefangen, so daß der Lagerzapfen 71 nicht überbelastet wird. Die Tiefe der Bohrungen 72 und fh sowie die Abmessungen des Lagerzapfens 71 und des Ringes 73 in axialer Richtung sind so aufeinander abgestimmt, daß eine axiale Kraft von der Stirnseite des Rings 73 auf den Lagerschild 70 übertragen wird. Durch die Doppellagerung in der Ausführung nach

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Fig. 17 sind also die Vorteile, die ein Lagerzapfen mit kleinem und ein Lagerzapfen mit großem Durchmesser bieten, in hervorragenderweise miteinander kombiniert.

Bei der Ausführung nach Fig. 18 befindet sich die Lagerbohrung 72 innerhalb der Kollektorlamellen 27 in der Welle 31. In sie ragt der Lagerzapfen 71 hinein, der in den Lagerschild 70 eingegossen und verdrehsicher gehalten ist. Der Zapfen 71 besteht aus Metall. Die Lagerbohrung 72 ist von viel Kunststoffmaterial umgeben, so daß sich eine sehr stabile Lagerung ergibt.

In der Ausführung nach Fig. 19 ist wiederum ein Lagerzapfen 71 einstückig an die Welle 31 angespritzt. Zwischen dem Lagerzapfen 71 und dem Kollektor 26 ist zusätzlich ein Ölabweisring 75 eingefügt, der ebenfalls einstückig zum Kunststoffteil 28 gehört. Bei der Herstellung wird zunächst vor dem Kollektor 26 ein Bund mit überall gleichem Durchmesser angeformt. In einem zusätzlichen Arbeitsgang wird dann mit einem Formstahl die Ringvertiefung 76 ausgefräst, die wesentlich dazu beiträgt, zu verhindern, daß Lageröl zum Kollektor 26 vordringt.

Bei allen erfindungsgemäßen elektrischen Kleinmotoren sind die Kollektorlamellen 27 in das Kunststoffteil 28 eingebettet. Der Kunststoff ist nun leitfähig gemacht, so daß parallel zu den Kollektorlamellen 27 ein Strompfad entsteht, über den sich die Spannungspitzen,die bei der Kommutierung des Stromes von einer Lamelle auf die andere entstehen,abbauen können. Die Leitfähigkeit des Kunststoffs kann z.B. durch Beimengung von Graphit erzeugt werden. Der spezifische Widerstand des Kunststoffes sollte etwa bei 10 bis 1o3 Ohm χ cm liegen. Der Nebenschlußwiderstand zwischen zwei benachbarten Lamellen 27 wird somit je nach Größe des gespritzten Kollektors "26 bei ca. 20 bis 100 0hm

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liegen. Für die Ankerwicklung ist die Isolation weiterhin ausreichend, da der Kunststoff einen relativ hohen spezifischen Widerstand hat. Der elektrische Kleinmotor wird somit auf sehr einfache Weise entstört.

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Leerseite

Claims

SVF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH 7120 Bietigheim-Bissingen

PAL/A 12 715 Nickel/Tü 28.9.1982

Elektrischer Kleinmotor mit einem Anker

Patentansprüche:

1.) Elektrischer Kleinmotor mit einem Anker, dessen WeI-Ie (31), Blechpaket (25) und Kollektor (26) in einem einstückigen Kunststoff teil (28), das das Blechpaket (25) auch gegenüber den Wicklungen isoliert, zueinander festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vom einen Ende der Welle (31) her in diese eine Aufnahme (32) mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt eingebracht ist, in die eine andere Welle (33) mit einem entsprechenden Querschnitt hineingreifen kann.

2. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle "(31 ) zvaa großen Teil aus zu dem Kunststoffteil (28) gehörigen Kunststoff besteht und zumindest im Bereich der Aufnahme (32) durch eine Metalleinlage (25,40,50,55,56) verstärkt ist.

3· Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage (25 j 40,55?56) zumindest abschnittsweise die Seitenwände der Aufnahme (32) bildet.

4. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß sich die Metalleinlage (25>4o, 50,55,56) hinter dem Ende der Aufnahme (32) fortsetzt.

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5. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage ein, in Längsrichtung der Ankerwelle (31) fortschreitend, mäanderartig gefaltetes Blech (4o) ist, das in seinen wenigstens in etwa senkrecht auf der Längsrichtung der Aufnahme (32) stehenden Abschnitten {hz) Durchbrüche (kh) aufweist.

6. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (44) eine derartige Form besitzen, daß ihr Rand mit den Seitenwänden der Aufnahme (32) fluchtet.

7· Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (42) mit den Durchbrüchen (44) leicht schräg zur Längsrichtung der Aufnahme (32) verlaufen und die Durchbrüche (44) bei senkrechter Betrachtung gegenüber dem Querschnitt der Aufnahme (32)

verzerrt sind.

8. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 6 oder J,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (41) zwischen den Durchbrüchen (44) mit Seitenwänden der Aufnahme (32) fluchten.

9. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter der Aufnahme (32) im Kunststoff liegende Teil des Blechs (4o)

wenigstens teilweise ebenfalls mäanderartig gefaltet ist und Durchbrüche (44,45) aufweist.

10. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der hinter der Aufnähme (32) im Kunststoff liegende Teil des Blechs (4o)

einen in der Längsrichtung der Ankerwelle (31 ) liegenden Abschnitt (43) mit einem Durchbruch (^5) aufweist.

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11. Elektoriseher Kleinmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (43) der letzte ist und mittig in der Ankerwelle (31) liegt.

12. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage ein Rohr (50) ist, dessen Innenkreisdurchmesser größer ist als der Außenkreisdurchmesser des-Querschnitts der Aufnahme (32).

13· Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis h, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage ein Rohr (55) ist, dessen Innenquerschnitt gleich dem Querschnitt der Aufnahme (32) ist und das die Aufnahme (32) bildet.

i4. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis h, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage ein rundes Rohr (56) ist, das an einem Ende (57»58) so verformt ist, daß es im Innern eine Aufnahme (32) mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt bildet.

15· Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (56) in dem verformten Abschnitt (57) außen rund ist.

16. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (56) in dem verformten Abschnitt (58) mit Kunststoff umspritzt ist.

17· Elektrischer Kleinmotor, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (50,55) aus einem ebenen Blech geformt ist, insbesondere gebogen, gerollt oder gewickelt ist.

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18. Elektrischer Kleinmotor, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (50 j 55) Durchbrüche (52) besitzt, die zusammen mit dem Innern des Rohres (50,55) mit Material des Kunststoffteils (28) gefüllt sind.

19. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (52) in Längsrichtung des Rohres (50,55) in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind.

20. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 195 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (52) verschiedener Reihen in Längsrichtung des Rohres (50,55) gegeneinander versetzt sind.

21. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Reihen von Durchbrüchen (52) diametral gegenüberliegen.

22. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (55) einen polygonalen Querschnitt besitzt und die Reihen der Durchbrüche (52) in Ecken des Rohres (55) liegen.

23. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis h, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Durchgang

(51) des Blechpakets (25) die Aufnahme (32) mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt bildet.

2k. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß sich der zur Aufnahme (32) führende und sich im an das Blechpaket (25) anschließenden Wellenabschnitt (60) befindliche Hohlraum (61) kegelstumpfartig zum Ende der Welle (31) hin erweitert.

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25· Elektrischer Kleinmotor, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des zentralen Durchbruchs (51) im Blechpaket (25) und der Querschnitt einer zum Anker gehörenden Metallwelle oder eines zum Anker gehörenden Metallrohres (56) so aufeinander abgestimmt sind, daß in Umfangsrichtung Anlagestellen zwischen Blechpaket (25) und Welle oder Rohr

(56) mit Zwischenräumen, in denen sich Blechpaket (25) und Welle oder Rohr (56) nicht berühren, abwechseln, und daß sich in den Zwischenräumen Material des Kunststoffteils (28) befindet.

26. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (5I) im Blechpaket (25) einen polygonalen, vorzugsweise gleichseitigen, Querschnitt hat.

27. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des Durchbruchs (51) abgerundet sind.

28. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Polygon ein Dreieck ist.

29. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle bzw. das Rohr (56) rund ist.

30. Elektrischer Kleinmotor, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (31) zumindest am einen Ende ganz aus Kunststoff besteht und dort mit Hilfe eines Lagerzapfens (7I) und einer Lagerbohrung (72) an einem Lagerschild (70) gelagert ist und daß der Durchmesser des Zapfens (7I) und der Bohrung (72) deutlich kleiner ist als der diesen Teilen benachbarte Abschnitt (26) der Welle (3I).

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31. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (71) mit an die Ankerwelle (31) angespritzt ist und in eine Bohrung (72) des Lagerschilds (70) hineinragt.

32. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerschild (7θ) den Lagerzapfen

(71) trägt und dieser in eine Lagerbohrung (72) der Ankerwelle (31) hineinragt. "

33· Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 3I oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Lagerzapfen (71) der Ankerwelle (31) an den Kollektor (26) anschließt bzw. daß sich die Lagerbohrung (72) im Kollektor (26) befindet.

3^·. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis 33> dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (71) leicht federnd ausgeführt ist, daß er im Abstand von einem Ring (73) konzentrisch umgeben ist, der einstückig an den Kunststoff der Ankerwelle (31) angeformt ist, und daß der Ring (73) i*¹ eine zur Lagerbohrung (72) für den Lagerzapfen (71) konzentrische Ausnehmung (7^-) mit Spiel in radialer Richtung hineinragt.

35· Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 3^5 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7^) eine Bohrung ist, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Ringes (73) ist.

36. Elektrischer Kleinmotor nach einem der Ansprüche bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerzapfen (71) und dem Kollektor (26) einstückig ein Ölabweisring (75) an die Ankerwelle (31) angeformt ist.

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37· Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kleinmotors nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst vor dem Kollektor (26) ein Bund mit überall gleichem Durchmesser angespritzt wird und daß am dem Kollektor (26) benachbarten Ende des Bundes mit einem Formstahl eine Ringvertiefung (76) ausgebildet wird.

38· Elektrischer Kleinmotor, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das Blechpaket (25) und den Kollektor (26) zueinander festlegende Kunststoffteil (28) schwach leitfähig ist.

Λ 5 39. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere Graphit oder Kohlefasern beigemengt ist.

40. Elektrischer Kleinmotor nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Kunststoffteils (28) etwa zwischen 10 und 1θ3_Π_cm liegt.