CH694779A5 - Elektrische Handwerkzeugmaschine. - Google Patents

Description

  



   



   Die vorliegende Erfindung beziehet, auf eine elektrische Handwerkzeugmaschine  gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 



   Es sind gattungsgemässe Handwerkzeugmaschinen bekannt, deren mit  Gleichstrom betreibbarer Motor mit einem Anker versehen ist, der  ein Lüfterrad trägt. Dieses greift in die äusseren längsverlaufenden  Nuten des Ankers mit kurzen, stummelartigen Vorsprüngen ein und ist  darüberhinaus mit dem Anker verklebt. 



   Dabei dienen die Vorsprünge nur der drehsicheren Befestigung des  Lüfterrades am Anker und die Ankerwicklung muss durch gesonderte  Mittel in der Nut des Ankers lagegesichert werden. Dies geschieht  üblicherweise durch Einschieben gesonderter Nutkeile und/oder durch  Einträufeln von Kunstharzen. Diese verfestigen sich und halten damit  die Ankerwicklung gegen radiales Austreten in den Nuten fest. 



   Die hohen Temperaturen beim Betreiben von, insbesondere akkumulatorbetriebenen,  Elektromotoren, führen zu grosser Längendehnung der Wicklungsdrähte  und dadurch bei ungenügender radialer Sicherung zu störenden Unwuchtänderungen,  hohen Vi   brationen und Lagerabnutzung. Ausserdem wird durch die  hohe Temperatur an Elektromotoren die durch Träufeln aufgebrachte  Kunstharzschicht verhältnismässig schnell brüchig und verliert ihre  die Wicklung sichernde Wirkung. 



   Derartige Lüfterräder bzw. gesonderte Nutverschlüsse sind bekannt  durch die EP 536 162 und 261 306 sowie durch US 2 319 194.  Vorteile  der Erfindung  



   Die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,  dass ein Lüfter so am Anker eines Elektromotors befestigt wird, dass  er dabei - wie mit Nutkeilen üblich - die Wicklung in den Ankernuten  radial so beaufschlagt, dass sie nach innen gedrückt wird und ihre  Lage nicht mehr verändern kann. Dadurch ist die Laufruhe des Elektromotors  auch nach langer und harter Nutzung sehr hoch, weil die einmal vorgenommene  Auswuchtung unverändert erhalten bleibt und nicht durch Lageänderungen  der Wicklung verändert wird. 



   Ausserdem erhält der Anker durch das radiale nach innen Pressen der  Wicklungsdrähte ein spürbar kleineres Massenträgheitsmoment, so dass  das Werkzeug der Handwerkzeugmaschine nach Einschalten des Motors  höher beschleunigt bzw. nach Abschalten des Motors schneller zum  Stillstand kommt. 



   Dadurch, dass der Lüfter aus einem Grundkörper besteht, der ringförmig  und weniger dick als breit, d.h. flach ausgestaltet ist, wobei die  Lüfterblätter axial aus den Flachseiten austreten, ist der Lüfter  spritztechnisch besonders einfach und kostengünstig herstellbar,  weil sich die Giessformen vereinfachen. 



     Auch dadurch, dass die als Ankernutkeil dienenden Vorsprünge am  ringartigen Grundkörper achsparallel und im gleichen Winkelabstand  wie die Nuten des Ankers angeordnet sind, ist das Lüfterrad einfach  herstellbar und leicht am Anker montierbar. 



   Dadurch, dass die Lüfterblätter radial aussen und innen über den  ringartigen Grundkörper hinausstehen und dabei den Grundkörper axial  hinter dessen Stirnseite durchdringen, hat der Lüfter in Strömungsrichtung  einen geringen Querschnitt und hat einen geringen Strömungswiderstand.  Dies erhöht die Kühlleistung am Anker. 



   Dadurch, dass die Lüfterblätter eben und eckig, insbesonders viereckig  sind, sind sie besonders einfach herstellbar bzw. die Kosten des  Lüfterrads sind dadurch besonders günstig. 



   Dadurch, dass die dem Grundkörper zugewandte radiale Innenkante der  Lüfterblätter radial nach innen und nach vorn schräg verläuft, ist  ein günstiger Axialabstand der Lüfterblattinnenkanten gegenüber dem  Anker bzw. gegenüber der Ankerwicklung geschaffen. Dies verbessert  den Lüftungs- und Kühlungseffekt am Motor. 



   Dadurch, dass die Vorsprünge des Lüfterrades mindestens halb so lang  sind wie die Ankernuten, ist der radiale Abstützungs- bzw. Niederhaltungseffekt  gegenüber der Ankerwicklung in den Ankernuten an der beim Betrieb  am höchsten gefährdeten Stelle, wie mit Nutkeilen, am wirksamsten,  weil in der Mitte des Ankers die zentrifugalkraftbedingte Auslenkung  der Wicklung in Folge der hohen Drehzahlen, insbesondere bei grosser  Erwärmung am grössten ist. Dabei sind die Vorsprünge jedoch kürzer  als üblicherweise die bekannten Nutkeile, die sich jeweils über nahezu  die gesamte Länge der Ankernut erstrecken. 



     Dadurch, dass der Anker an beiden Stirnseiten ein Lüfterrad trägt,  deren axialen Vorsprünge die Ankerwicklung radial nach innen halten,  ist eine weiter verbesserte Kühlung mit einer sich über die gesamte  Länge der Ankernut erstreckenden radialen Arretierung der Ankerwicklung  kombiniert.  Zeichnung  



   Nachfolgend ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels  mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. 



   Es zeigen      Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen  Handwerkzeugmaschine,     Fig. 2 eine räumliche Darstellung des  Motors der Handwerkzeugmaschine,     Fig. 3 eine räumliche Ansicht  des Rotors der Handwerkzeugmaschine gemäss Fig. 1,     Fig. 4 einen  Teillängsschnitt des erfindungsgemässen Rotors,     Fig. 5 einen  Längsschnitt des erfindungsgemässen Lüfterrades,     Fig. 6 eine  Hinteransicht des erfindungsgemässen Lüfterrades,     Fig. 7 einen  vergrösserten Ausschnitt der Hinteransicht des Lüfterrades im Bereich  der axialen Vorsprünge,     Fig. 8 eine Ansicht des Querschnitts  des Ankers im Bereich der Ankernut mit eingeschobenem Vorsprung des  Lüfters und     Fig. 9 ein einzelnes Ankerblech des erfindungsgemässen  Rotors.   Ausführungsbeispiel  



   Die in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Handwerkzeugmaschine ist als  Akku-Handschrauber ausgestaltet. Dessen Gehäuse weist im unteren  Bereich einen pistolenartigen Handgriff mit einer Drucktaste 13 zum  Ein- und Ausschalten eines    elektrischen Schalters 14. Dieser ist  über Elektroleitungen 15 und eine Elektrosteckkupplung 16 mit einem  Akku 19 lösbar verbindbar. 



   Vorn aus dem Gehäuse 11 der Handwerkzeugmaschine 10 tritt ein Spannfutter  18 zur drehfest arretierbaren Aufnahme von Schrauberbits bzw. Bohrern.                                                         



   Der Schalter 14 ist über elektrische Steckkontakte 17 mit einem Gleichspannungsantriebsmotor  20 verbunden. Dessen Drehbewegung wird von der Ankerwelle 24 des  Antriebsmotors 20 über ein Ritzel 23 einer Ankerwelle 24 auf ein  Zahnradgetriebe 25 bzw. auf die Abtriebswelle 180 und damit auf das  Spannfutter 18 übertragen. 



   Fig. 2 zeigt den Antriebsmotor 20 als Einzelheit, wobei dessen gesondertes  Motorgehäuse 29, insbesondere in Blech-Bördeltechnik gefertigt, deutlich  wird, das einen nicht näher bezeichneten, aus Permanentmagneten bestehenden  Stator unmittelbar umgreift und das an seinen Stirnseiten die Lagerstellen  31 der Ankerwelle 24 des Ankers 22 aufnimmt. 



   Im in Betrachtungsrichtung links vorderen Bereich des Antriebsmotors  20 sind die Kanten von Lüfterblättern 38 des Lüfters 34 erkennbar,  die einen kräftigen Luftdurchzug beim Betrieb des Antriebsmotors  20 bewirken und damit den Stator und den Anker 22 kühlen. 



   Elektrische Steckkontakte 17 ragen axial über das Gehäuse 11 des  Antriebsmotors 20 hinaus, denen die Elektroleitungen 15 zugeordnet  sind (Fig. 1). 



   Fig. 3 zeigt eine räumliche Ansicht des Ankers 22 von hinten, wobei  an dessen Stirnseite der hintere Wickelkopf 27 durch die Ankerwicklung  26 gebildet wird, die von den jewei   ligen Ankernuten 30 in gegenüberliegende  Ankernuten 30 treten. Deutlich erkennbar sind die Ankerwelle 24,  die durch fünf Ankernuten 30 definierten fünf Ankerblechpaketsegmente  28, das Lüfterrad 34 und dessen Grundkörper 36, der die Lüfterblätter  38 sowie zwei der insgesamt fünf in die Ankernuten 30 eingepassten  als Nutkeil dienende Lüfterarme 40 trägt. 



   Fig. 4 zeigt einen Teillängsschnitt des Ankers 22, wobei deutlich  wird, dass dessen Ankerwelle 24 ein glattes, durchgehendes zylindrisches  Teil ist. Dabei wird der Verlauf der Ankerwicklung 26, die Form der  Wickelköpfe 27 an beiden Enden des Ankers 22 im Ein/Austrittsbereich  der Ankernuten 30 an den Ankerblechsegmenten 28 deutlich. Über die  vorherigen Darstellungen hinaus ist erkennbar, dass ein Kommutator  32 elektrisch mit der Ankerwicklung 26 verbunden ist und zur Ankerwelle  24 einen konzentrischen, aufgepressten Zylinder bildet. Dabei bildet  nur der radial äussere Bereich aus Kupfer einen metallisch leitenden  Teil, der sich auf einem isolierenden, buchsenartigen Zwischenteil  aus Kunststoff abstützt bzw. diesen umgreift, der seinerseits das  Ende der Ankerwelle 24 umgreift. 



   Deutlich wird auch der nutkeilartige Eingriff der Lüfterarme 40 in  die Ankernuten 30 und deren bündiger Übergang in den Grundkörper  36. Ausserdem ist die rechteckige Ausgestaltung der Lüfterblätter  3 8 sichtbar, die den Grundkörper 36 radial innen und aussen überragen  und die dem Wickelkopf 27 zugewandte Schräge 37. 



   Aus dem in Betrachtungsrichtung unteren rechten Abschnitt des Ankers  22 ist die Ausgestaltung des Grundkörpers 36 als breiter flacher  Ring und darüber hinaus erkennbar, dass sich der Lüfterarm 40 radial  innen an der Ankerwicklung 26 abstützt und diese radial nach innen  drückt. 



     Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt des Lüfterrades 34, wobei wiederum  dessen Grundkörper 36, die viereckig, zum Teil trapezförmige Gestalt  der Lüfterblätter 38 und die im Querschnitt prismatische, mit mehreren  Kanten versehene Gestalt des Lüfterarms 40 deutlich wird. 



   Fig. 6 zeigt die Hinteransicht des Lüfterrads 34 auf die Enden der  Lüfterarme 40 und auf die hintere Stirnseite des Grundkörpers 36  bzw. der Lüfterblätter 38. 



   Fig. 7 zeigt eine Vergrösserung der Hinteransicht des Grundkörpers  36 des Lüfterrades 34 gemäss Figur 6 im Bereich des Lüfterarms 40.  Dabei wird die im Querschnitt schwalbenschwanzartige Ausgestaltung  des Lüfterarms 40 deutlich. Durch dessen prismatische Gestalt verkeilt  sich der Lüfterarm 80 radial aussen an den Nutflanken 35 der Ankernuten  30 und radial innen an der Ankerwicklung der Ankernuten 30, so dass  er nicht radial nach aussen treten kann und damit unverlierbar befestigt  ist. 



   Mit seinen im Querschnitt unten V-förmigen, radial nach innen ragenden  Innenflächen stützt sich jeder Lüfterarm 40 gegen die in Fig. 8 nicht  mit dargestellte Ankerwicklung und sitzt dadurch spielfrei auf Pressung  in den Ankernuten 30. 



   In Fig. 8 ist über die zuvor beschriebenen Merkmale gezeigt, dass  eine zum Lüfterarm 40 verlaufende, schlitzartige Einprägung 39 in  die Ankerblechpakete 28 im Bereich der Ankernuten 30 die Lüfterarme  40 in nicht zerstörungsfrei lösbarer Verbindung dauerhaft festhält,  so dass auch bei starker Erwärmung der Ankerblechpaketsegmente 28  der thermoplastische Kunststoff des Lüfterarms 40 unverlierbar festgehalten  wird. 



     Darüber hinaus zeigt Fig. 8, dass sich die Ankernuten 30 radial  innen zu Wicklungskanälen erweitern und mit einer elektrisch isolierenden  Kunstofflage 41 beschichtet sind. 



   Fig. 9 zeigt einen Querschnitts 22 des Ankerblechpakets 28 bzw. ein  Draufsicht eines einzelnen Ankerblechs, wobei die fünf Segmente 28,  die fünf Ankernuten 30, die fünf WickIungskanäle für Wicklungsdrähte  33 und die jeweils zwei gegenüberliegenden Nutflanken 35 deutlich  erkennbar sind.

Claims (11)

1. Elektrische Handwerkzeugmaschine, insbesondere Handschrauber (10), mit einem Gehäuse (12), das einen Motor (20) mit einem Anker (22), insbesondere für Gleichstrombetrieb, aufnimmt, wobei der Anker (22) zur Aufnahme einer Ankerwicklung (26) aus Wicklungsdrähten (33) mit Ankernuten (30) versehen ist, die Nutflanken (35) aufweisen, und wobei am Anker (22) ein Lüfter (34) mit Vorsprüngen (40) befestigt ist, indem er in die Ankernuten (30) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (40) radial innen an den in den Ankernuten (30) verlaufenden Wicklungsdrähten (33) der Ankerwicklung (26) abstützen und als Nutkeile dienen.

2.

Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (40) sich gegen radiales Verschieben gesichert, insbesondere schwalbenschwanzprofilartig in die Nuten (30) eingreifend, am Anker (22) festhalten.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (34) aus einem Grundkörper (36) besteht, der ringförmig - mit geringerer Ringdicke als Ring breite - ausgestaltet ist, und dessen Lüfterblätter (38) axial am dem Grundkörper (36) austretend befestigt sind.

4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (40) am ringartigen Grundkörper (36) achsparallel und im gleichen Winkelabstand wie die Ankernuten (30) des Ankers (22) angeordnet sind.

5.

Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (40) mindestens so halb so lang sind wie die Ankernuten (30).

6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Grundkörper (36) des Lüfters (34) rückseitig bündig an der Stirnseite des Ankers (22), insbesondere des Ankerblechpakets (28), abstützt.

7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (34) auf der Kollektorseite des Ankers (22) angeordnet ist.

8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (22) auf beiden Stirnseiten einen Lüfter (34) trägt.

9.

Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterblätter (38) radial nach aussen und innen über den Grundkörper (36) und axial nach hinten über die Stirnseite des Grundkörpers (36) hinausragen.

10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterblätter (38) eckig, insbesondere viereckig, sind.

11. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkante der Lüfterblätter (38) mit radialer Innenkante (37) gegenüber der Kontur des Wickelkopfes (27) schräg nach vorn verläuft.