DE69600844T2

DE69600844T2 - Elektromotor-zusammenbau und elektrokontakt zur verwendung dafuer

Info

Publication number: DE69600844T2
Application number: DE69600844T
Authority: DE
Inventors: Helmut Adam D-64686 Lautertal Bitsch; Hartmuth Georg Friedrich D-64686 Lautertal Ploesser
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: CN1176710A; WO1996027925A1; EP0813757B1; CN1063290C; KR19980702814A; EP0813757A1; US5915988A; JPH11501452A; DE69600844D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoren, ein Verfahren zu ihrem Zusammenbau und in sie eingearbeitete Kontakte.
Mit dem Anstieg der Anzahl elektrischer Geräte wird es zunehmend notwendiger, kleine Elektromotoren effizient herzustellen und zusammenzubauen. Die Motoren sind in der Regel in Geräte wie beispielsweise Staubsauger, Küchengeräte und beliebige andere, im Heim oder im Büro verwendete elektrische Ausrüstungen eingebaut. Ein elektrischer Kontakt, der sich für den automatisierten Zusammenbau besonders eignet, ist das Mag-Mate Interconnection System des Anmelders. Mit Kontakten dieser Art können Kontakttechniken der Schneid-Klemm-Art auch auf Spulendrahtanschlüsse angewendet werden, wodurch das Erfordernis entfällt, den Spulendraht im voraus abisolieren zu müssen.
Mit besonderem Hinblick auf Elektromotoren wird nach dem Wickeln der Spulen der Spulendraht über einen Kunststoffhohlraum gelegt und durch eine geringfügige Reibpassung darin festgehalten. Der Spulendraht wird von einem Teil des Gehäuses derart getragen, daß bei Einstecken des Kontakts in den Kunststoffhohlraum der Spulendraht in die Anschlußschlitze des Kontakts geführt wird. Während der Kontakt aufgesetzt wird, wird die Folienisolierung auf dem Draht abisoliert, und weiteres Einstecken führt dazu, daß der blanke Draht mit Kontaktflächen innerhalb des Schlitzes in Kontakt gelangt. Während der Kontakt innerhalb des Hohlraums gedrückt wird, beißen sich Verriegelungswiderhaken auf dem Kontakt in den Kunststoffhohlraum, wodurch ein Festhalten des Anschlusses sichergestellt wird.
Zum Anschluß an eine entsprechende Leitung sind verschiedene Mittel zum Leitungsanschluß vorgesehen worden, wie beispielsweise Käfigklemmen zur direkten Aufnahme des Drahts, Fahnen für Steckdosenanschlüsse, Pfosten zum Wickeln von Draht darum, Drahttrommeln oder Lötanschlüsse. Kontakte dieser Art sind bemerkenswert vorgeformt und liefern viele Vorteile. Da jedoch die Industrie immer komplizierter wird, wird es erforderlich, elektrische Kontakte vorzusehen, die die Fähigkeit der Montageprozesse zur weiteren Automatisierung verbessern.
Was gefragt ist, ist ein elektrischer Romtakt mit den oben umrissenen Vorteilen, wobei die Verbindung mit der Anschlußleitung keinen getrennten Schritt erfordert. Es wäre vorteilhaft, wenn diese Verbindung auf irgendeine schleifende Art hergestellt werden könnte. Es wäre weiterhin wünschenswert, diese von dem Kontakt angebotene Verbindung auszunutzen und ein verbessertes Montageverfahren bereitzustellen, das die weitere Anwendung von Robotermontagetechniken auf Elektromotoren ermöglichen würde. Insbesondere wäre es wünschenswert, wenn die elektrischen Bürsten mit der Motoreinheit in einer ersten Vormontageposition zusammengebaut werden könnten, wo die die Motorwicklungen und den Kommutator darauf tragende Motorwelle durch Robotertechniken in den Spulenhohlraum eingeführt werden können, wonach die Bürstenanordnungen in ihre endgültige Position verschoben werden könnten, so daß die elektrische Verbindung zwischen der Leitung und dem Spulendraht hergestellt ist.
Ein Aspekt der Erfindung wird erreicht, indem ein Kontakt zur Ineingriffnahme eines Spulendrahts auf Schneid-Klemm-Weise bereitgestellt wird, der folgendes umfaßt: einen Spulendraht-Schneid-Klemm-Kontaktabschnitt zur Ineingriffnahme des Spulendrahts, einen Leitereingriffsteil zur Ineingriffnahme eines mit dem Spulendraht zu verbindenden elektrischen Leiters und einen Körperteil dazwischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitereingriffsteil sich vom Körperteil wie ein Federglied mit Kontaktflächen darauf zur Ausbildung einer schleifenden Verbindung mit dem Leiter erstreckt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bewerkstelligt durch Bereitstellen eines Montageverfahrens für einen Elektromotor nach Anspruch 9.
Zum Zusammenbau des Elektromotors wird die Bürstenanordnung, die eine innerhalb einer Bürstenschlitteneinheit sitzende federbeaufschlagte Bürste umfaßt, in das Motorgehäuse in einer ersten vorbeaufschlagten Position eingeführt, die derart angeordnet ist, daß die Motorwelle mit den Wicklungen und dem Kommutator darauf in den Spulenhohlraum eingesetzt werden kann, wonach die Bürstenanordnung in eine zweite Wirkposition verschoben werden kann, wo die Bürste mit dem Kommutator in Kontakt gerät und das Federglied des Kontaktes den Bürstenschlitten in Eingriff nimmt.
Vorteilhafterweise wird dann ein speziell zum automatisierten Zusammenbau geeigneter elektrischer Kontakt bereitgestellt, wobei eine schleifende Verbindung mit dem entsprechenden Leiter gebildet wird, so daß eine automatisierte Montage bewirkt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die schleifende Verbindung eine Bürstenschlitteneinheit die elektrische Verbindung zwischen der leitfähigen Leitung zu dem Motor und dem Spulendraht der Spule bilden kann, wenn die Schlitteneinheit in eine operative Position gesetzt wird, wodurch automatisierte Montagemöglichkeiten bereitgestellt werden, die sich besonders für Robotertechniken eignen. Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Strukturen einfach und leicht herzustellen sind.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Kontakts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht eines vollständig zusammengebauten Elektromotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene seitliche Schnittansicht des Elektromotors von Fig. 2, die eine Bürstenanordnung in einer vorbeaufschlagten Position zeigt;
Fig. 4 die seitliche Schnittansicht von Fig. 3, die die Bürstenanordnung in der operativen Position zeigt;
Fig. 5 eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines elektrischen Kontakts gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines elektrischen Kontakts gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird allgemein bei 2 ein elektrischer Kontakt gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der elektrische Kontakt 2 enthält einen Spulendraht-Schneid-Klemm-Kontaktabschnitt 4 mit in einer Linie und beabstandet angeordneten Drahtaufnahmebereichen 6 zum Abisolieren der Isolierfolie von dem Spulendraht und zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung damit. Dies® Struktur ist vom Charakter her herkömmlich, wie oben unter Bezugnahme auf den elektrischen Kontakt MAG-MATE des Anmelders beschrieben wurde. Der Bontakt enthält weiterhin einen Körperabschnitt 8, von dem aus sich der Kontaktabschnitt 4 erstreckt. Der Körperabschnitt $ und der Kontaktabschnitt 4 umfassen beabstandete Platten 10, die auf entgegengesetzten Seiten der Schlitze 6 durch Bügel 12 miteinander verbunden sind. Gegenüber den Bügeln 12 befinden sich Haltefahnen 14 mit einer komplementären Schwalbenschwanzstruktur 16 zum Zusammenhalten der Platten 10.
Von dem Körper 8 aus erstreckt sich entgegengesetzt vom Kontaktabschnitt 4 ein Leitereingriffsabschnitt 18. Der Leitereingriffsabschnitt 18 enthält ein Federglied 20, das mit einer der Platten 10 zusammenhängt und von dort aus unter einem Winkel gebogen ist. Das Federglied 20 der vorliegenden Erfindung ist geschlitzt und enthält ein Paar Kontaktglieder 22 mit Kontaktflächen 24 darauf zur Ineingriffnahme eines entsprechenden heitere 26 auf schleifende Weise, wenn der Leiter 26 eingesteckt wird. Das Federglied 20 erstreckt sich hinter die andere Platte 10, wo es auf sich selbst über einen Bogen 27 zurückgebogen ist, so daß das freie Ende 28 über der gegenüberliegenden Platte 10 liegt. Die gegenüberliegende Platte 10 enthält eine Fahne 30, die von dort aus auf L-förmige Weise in Richtung der Platte 10 gebogen ist, wo das Federglied 20 seinen Ursprung hat. Das freie Ende 28 ruht auf der Fahne 30 auf stützende Weise, um, während der entsprechende Leiter 26 von den Kontaktflächen 24 in Eingriff genommen wird, für Steifigkeit und Überbelastungsschutz zu sorgen. Bei dieser Ausführungsform befinden sich das freie Ende 28 und die Fahne 30 in einem Kontakt, indem sie aneinanderstoßen, aber nicht verbunden sind; es ist möglicherweise wünschenswert, eine steifere Federkraft vorzusehen, indem das freie Ende 28 und die Fahne 30 durch Schweißen, mechanische Merkmale usw. verbunden werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird allgemein bei 50 ein Elektromotor gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Elektromotor 50 enthält ein Außengehäuse 52 mit einem Spulenabschnitt 58 und einer Magnetspuleneinheit 60. Innerhalb der Spuleneinheit 58 befindet sich ein Spulenhohlraum 62, in dem die auf der Motorwelle 66 getragenen Motorwicklungen 64 angeordnet sind. Über der Motorwicklung 64 auf der Motorwelle 66 befindet sich der Kommutator 68 und ein oberes hager 70. In das Innere des Motors hinein erstrecken sich quer zu der Motorwelle 66 Bürstenanordnungen 72. Jede Bürstenanordnung enthält eine Bürste 74, die durch eine Feder 76 elastisch vorgespannt ist und innerhalb eines Bürstenschlittens 78 sitzt. Eine fahnenartige Anschlußanordnung 80 schließt daran eine leitfähige Leitung 82 an. Es ist zu erkennen, daß der oben beschriebene elektrische Kontakt 2 die Spuleneinheit 58 mit der Bürstenanordnung 72 verbindet.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird die Motoranordnung 50 mit der Bürstenanordnung 74 in einem ersten, vorbeaufschlagten Zustand gezeigt, wobei sie von dem Kommutator 68 und anderer, damit verbundener Struktur am Motor 50 beabstandet ist. Diese erste, vorbeaufschlagte Position kann zusammen mit der unten beschriebenen beaufschlagten Position durch in den Motor 50 und die Bürstenanordnungsstruktur 72 eingebaute Rasten erreicht werden. Der Romtakt 2 wird innerhalb des Hohlraums eines Gehäuses 84 derart aufgenommen, daß das Federglied 20 sich von dort aus erstreckt. Bei in dieses Position beaufschlagter Bürstenanordnung 72 könnte die Motorwelle 66 mit ihren zugeordneten Bauteilen innerhalb des Hohlraums 62 des Spulenglieds 58 eingeführt werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist die Bürstenanordnung 72 in ihre beaufschlagte und operative Position verschoben worden, in der die Bürste 74 an dem Kommutator 68 anliegt. Der Bürstenschlitten 78 ist nach vorne in Richtung der Motorwelle 66 vorgespannt worden, so daß der Schlitten 78 mit dem Federglied 20 des Kontakts 2 in Bontakt gerät und mit der leitfähigen Leitung 82 eine elektrische Verbindung eingeht. Durch die Federwirkung des Federabschnitts 20 wird sichergestellt, daß die elektrische Verbindung mit dem Schlitten 78 aufrechterhalten wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird allgemein bei 102 eine alternative Ausführungsform eines Kontakts gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dieser Kontakt 102 ist im Grunde genommen wie oben beschrieben und ist ähnlich mit Zahlen versehen. Der Kontakt 102 enthält einen Kontaktabschnitt 104, um einen Spulendraht 103 in Eingriff zu nehmen, wobei sich der Kontaktabschnitt 104 von einem Körperabschnitt 108 mit zwei entgegengesetzten Plattenabschnitten 110 erstreckt. Von einem der Plattenabschnitte 110 des Körpers 108 erstreckt sich entgegengesetzt vom Kontaktabschnitt 104 ein Leitereingriffsabschnitt 118. Der Leitereingriffsabschnitt 118 verläuft kontinuierlich von einer der Platten 110 aus und ist unter einem Winkel in Richtung der entgegengesetzten Platte 110 gebogen. Der Leitereingriffsabschnitt 118 enthält einen Federteil 120, der in ein Kontaktglied 122 mit einer Kontaktfläche 124 darauf zur Ineingriffnahme eines entsprechenden Leiters, wie beispielsweise 26, auf schleifende Weise, wenn der Leiter 26 dagegengebracht wird, übergeht. Der Leitereingriffsabschnitt 118 weist ein freies Ende 128 auf, das über und jenseits des Kontaktkörpers 108 angeordnet ist. Der Kontakt 102 sitzt innerhalb eines Gehäuses 184, das einen Sims 185 zum Stützen des Spulendrahts 103 vor dem Einstecken enthält, so daß der Kontaktabschnitt 104 zuverlässig damit angeschlossen werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Leitereingriffsabschnitt 108 eine weichere Feder vorgesehen; es wird allerdings auch ein größerer Federbereich bewerkstelligt.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird allgemein bei 202 eine zweite alternative Ausführungsform eines Kontakts gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Kontakt 202 ist ebenfalls wie oben beschrieben und ähnlich mit Zahlen versehen. Der Kontakt 202 enthält einen Kontaktabschnitt 204, um den Spulendraht 103, der entlang des Simses 185 eines Gehäuses 184 gestützt wird, in Eingriff zu nehmen. Der Kontaktabschnitt 204 erstreckt sich von einem Körperabschnitt 208 aus entlang des gegenüberliegenden Plattenteils 210. Von einer der Platten 210 aus erstreckt sich in Richtung der entgegengesetzten Platte 210 ein Leitereingriffsabschnitt 218. Bei dieser Ausführungsform enthält der Leitereingriffsabschnitt 218 ein Federglied 220, das anfänglich zwischen den beiden Plattenabschnitten nach innen gebogen und dann über sich selbst um etwa 180º zurückgebogen ist, und zwar in einem Bogen 227, der als Feder zum Stützen eines Kontaktglieds 222 derart wirkt, daß eine Kontaktfläche 224 in Richtung eines freien Endes 228 des Leitereingriffsabschnitts 218 über dem Kontaktkörper 208 auf freihängende Weise angeordnet ist. Es ist wichtig anzumerken, daß, falls erwünscht, bei beiden der Ausführungformen des Kontakts der Leitereingriffsabschnitt durch die entgegengesetzte Platte 110, 210 entlang des Bogens 127, 227 gestützt werden kann. Der Kontakt 202 dieser Ausführungsform sorgt auch für eine verbesserte Federwirkung zusammen mit einem größeren elastischen Bereich.
Der elektrische Kontakt stellt somit vorteilhafterweise eine schleifende Verbindung zwischen einem Spulendraht und einem entsprechenden Leiter mittels Schneid-Klemm-Eingriff des Spulendrahts und schleifenden Eingriff des entsprechenden Leiters bereit, was den Zusammenbau eines Elektromotors stark vereinfacht. Der elektrische Kontakt ist einfach herzustellen und weist die Vorteile der schon existierenden Kontaktstruktur auf, so daß beim Zusammenbau von Elektromotoren Robotermontagetechniken eingesetzt werden können.

Claims

1. Kontakt (2, 102, 202) zur Ineingriffnahme eines Spulendrahts (103, 203) auf Schneid-Kleman-Weise, der folgendes umfaßt: einen Spulendraht-Schneid-Klemm- Kontaktabschnitt (4, 104, 204) zur Ineingriffnahme des Spulendrahts, einen Leitereingriffsteil (18, 118, 218) zur Ineingriffnahme eines mit dem Spulendraht (103, 203) zu verbindenden elektrischen Leiters (26) und einen Körperteil dazwischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitereingriffsteil (18, 118, 218) sich vom Körperteil (8, 108, 208) wie ein Federglied mit Kontaktflächen (24, 124, 224) darauf zur Ausbildung einer schleifenden Verbindung mit dem Leiter (26) nach außen erstreckt.

2. Kontakt (2) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (2) von einem Paar Platten (10) gebildet wird, die bei dem Spulendraht- Schneid-Klemm-Kontaktabschnitt (4) miteinander verbunden sind, und das Federglied (20) ein freies Ende (28) aufweist, das sich von einer der Platten (10) erstreckt und von der anderen Platte (10) gestützt wird.

3. Kontakt nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federglied (20, 120, 220) von einer der Platten (10, 110, 210) aus unter einem Winkel dazu über die entgegengesetzte Platte (10, 110, 210) hinaus erstreckt und durch einen Bogen (27, 127, 227) zurückgebogen ist.

4. Kontakt nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzte Platte (10) eine Fahne (30) enthält, auf der das freie Ende (28) gestützt ist.

5. Romtakt nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Fahne (30) und das freie Ende (28) relativ zueinander gleiten können.

6. Kontakt nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der sich von dem Körperteil als Federglied (120, 220) erstreckende Leitereingriffsteil (118, 218) in Richtung der entgegengesetzten Platte gerichtet ist und sich dann durch einen Bogen zu einem freien Ende (28) erstreckt, das über und von dem Körperteil (108, 208) weg angeordnet ist.

7. Romtakt nach Anspruch 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federglied (118, 218) in Richtung der entgegengesetzten Platte (10) und von dem Bereich dazwischen aus nach außen erstreckt.

8. Bontakt nach Anspruch 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied 218 sich in Richtung der entgegengesetzten Platte erstreckt und innerhalb des Raums dazwischen in den Bogenteil (227) eintritt.

9. Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors (50), das folgende Schritte umfaßt:

Aufbauen eines Motormoduls mit einer Spuleneinheit mit einem Spulenhohlraum (62) darin, wobei die Spulen-(58)-Einheit einen Kontakt (2, 102, 202) mit einem sich davon erstreckenden Federende (20, 120, 220) zum Ausbilden einer schleifenden Verbindung mit einem entsprechenden Leiter zum Zuführen elektrischer Energie zu der Spule (58) enthält, und einem Spulendraht-Schneid-Klemm-Kontaktabschnitt (4, 104, 204), um einen Spulendraht der Spule in Eingriff zu nehmen;

Einsetzen einer Motorwelleneinheit mit einer Motorwelle (66), die eine Motorwicklung (58) und einen Kommutator (69) trägt, in das Modul derart, daß sich die Motorwicklung (58) innerhalb des Spulenhohlraums (62) befindet; und

Einsetzen einer Bürstenanordnung (72) mit einem Bürstenschlitten (78), einer Bürste (74) und einem elastischem Mittel (76) zum Vorspannen der Bürste (74) in das Motormodul in eine operative Position derart, daß die Bürste gegen den Kommutator (68) vorgespannt ist und der Schlitten (78) an dem Federglied (20, 120, 220) des Romtakts (2, 102, 202) schleift, um eine elektrische Verbindung damit herzustellen, so daß eine mit der Bürstenanordnung (72) verbundene elektrische Leitung (82) an die Spule (58) angeschaltet werden kann.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenanordnung (72) in einer vorbeaufschlagten Position in dem Motormodul mit Abstand von dem Spulenhohlraum vorgesehen ist, wodurch der Spulenhohlraum nicht versperrt ist und die Motorwellenanordnung aufnehmen kann.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt ein Kontakt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.