CZ261294A3 - Current-collection gear - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká sběracího ústrojí pro elektrický motor a zejména sběracího ústrojí s kombinací termistoru s kladným teplotním koeficientem použitelným v miniaturním stejnosměrném motorku.

Dosavadní stav techniky

Je známa ochrana motorů proti nadměrnému zvýšení proudu a/nebo přehřátí pomocí vypínacích mechanismů a to bud mechanických vypínačů, například bimetálových vypínačů nebo vypínačů v celistvém stavu jako jsou mechanismy s kladným teplotním koeficientem a zejména termistorů s kladným teplotním koeficientem jak keramického tak polymerického typu.

Je dobře známo používání elementů s kladným teplotním koeficientem jako jsou tepelné spínače nebo proudové spínače stejnosměrných motorků na nízké napětí a velmi nízké napětí. Rychlé zvýšení odporu při jejich provozní teplotě, jejich samočinný ohřev a jejich vlastnosti samočinného přestavení jsou ideální. Ačkoliv tyto mechanismy lze namontovat na vnější straně motoru, moderní konstrukce vyžadují, aby venkovní strana motoru byla zbavena nepotřebných překážek. Z toho důvodu jsou obvykle elementy s kladným teplotním koeficientem montovány uvnitř motoru, s výhodou v koncovém víku elektricky mezi motorovou svorkou a kartáčem, ačkoliv mají být namontovány na rotoru nebo někde jinde. Tou měrou jak se zmenšuje motor, stává se umístění elementu s kladným teplotním koeficientem kritičtější, přičemž vznikají různé konstrukce, jako například GB 2222730A,GB 2244868A a EP 0453575A.

Evropský patent EP 0453575 popisuje použití termistoru s kladným teplotním koeficientem s pryskyřicí v malém stejnosměrném motorku, ve který je termistor zapojen do serie s vinutím kotvy. Znázorněna jsou různá provedení včetně konstrukce, ve které je element s kladným teplotním koeficientem uložen mezi svorkou a ramenem kartáče motoru. Uvedený element jak patrno je upevněn ke svorce a ramenu kartáče pomocí elektricky vodivé lepící pryskyřice.

Používání vodivých lepidel je nežádoucí uvnitř miniaturních motorků v koncových víčkách vzhledem k nákladům, odporové úrovni lepidla a době potřebné k montáži pro nanesení lepidla a zatvrdnutí lepidla. Požaduje se rovněž, aby bylo zamezeno používání jakýchkoliv lepidel v koncovém víčku miniaturního motorku, aby se zábránilo možnému poškozeni ostatních součástí, které by mohlo vzniknout v průběhu manipulování s koncovým víčkem před tvrdnutím lepidla.

Použití drážek v koncovém víčku pro vklínění elementu s kladným teplotním koeficientem mezi svorku a rameno kartáče k vytvoření elektrického spoje není vyhovující pro výrobu, neboť uvedené elementy a zejména elementy s bází pryskyřice nevykazují přesnou nebo shodnou tlouštku. Z toho důvodu, ačkoliv lze přesně tvarovat drážku v plastu koncového víčka a tlouštku svorky i ramene kartáče lze přesně regulovat, není přesná nebo shodná tlouštka kombinovaného svazku svorky, elementu s kladným teplotním koeficientem a ramenem kartáče, čímž vznikají odchylky, že zmíněný element může vypadnout nebo se vytvoří nakonec nedokonalý elektrický kontakt mezi svorkou a ramenem kartáče, jenž může být tak utažený, že element se rozdrtí, v důsledku čehož vznikají chybné, nepředvídatelné nebo nepřijatelné provozní vlastnosti elementu s kladným teplotním koeficientem.

Účelem předloženého vynálezu je vytvořit jednoduchý alternativní způsob ochrany motoru pomocí elementu s kladným teplotním koeficientem nebo alespoň poskytnout veřejnosti užitečný výběr.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je sběrací ústrojí pro elektrický motorek, jehož podstatou je,že obsahuje rameno, jehož odlehlý konec je uspořádán jako kluzný kontakt na komutátoru, držák kartáčů pro podpěru ramene kartáčů, motorovou svorku a element s kladným teplotním koeficientem uspořádaný pro elektrické spojení motorové svorky s držákem kartáčů, přičemž držák kartáčů, motorová svorka a element s kladným teplotním koeficientem tvoří nejméně jednu část sestaveného svazku drženého pružným svíracím ústrojím.

Odlehlý konec ramene lze opatřit kartáčem vytvářejícím styk s komutátorem nebo se může odlehlý konec přímo dotýkat komutátoru. V posledním případě je odlehlý konec tvarován nebo uzpůsoben tak, že jsou realizovány dílčí styky s komutátorem nebo může být odlehlý konec na větší počet prstů rozštěpen tak, že každý tvoří dílčí dotyk s komutátorem, jak je obecně známo.

Držák kartáčů může tvořit dílčí část kartáčového ramene, ale je mnohem obvyklejší, že rameno je prodlouženo až k oddálenému konci držáku kartáčů, kde je připojeno svárem nebo přinýtováno.

Je výhodné, aby pružné svírací ústrojí bylo tvořepružnou zástrčkou, jež je dílčí částí koncového víčka, do kterého je namontováno sběrací ústrojí slícované do osazení víčka, ve kterém je úložen sestavený svazek tak, že je držen mezi pružnou zástrčkou a osazením stěny.

Volný konec pružné zástrčky je kromě toho opatřen hákem pro záchyt nejméně části sestaveného svazku, který zabraňuje jeho vyjmutí z osazení.

Alternativně pružné svírací ústrojí může být pružinovou sponou, která může nebo nemusí být elektricky vodivá. Je-li pružinová spona nevodivá, může dosedat přímo na svorku a držák kartáčů, mezi které sevře element s kladným teplotním koeficientem a uskuteční jejich elektrický styk.

Kde je pružinová spona elektricky vodivá, může sestavený svazek obsahovat izolační člen a pružinová spona dosedá na izolační člen a buá svorku nebo držák kartáčů, mezi které sevře umístěný element s kladným teplotním koeficientem a uskuteční jejich elektrický styk.

Alternativně pružinová spona může být vytvořena jako dílčí část bud svorky nebo držáku kartáčů a dosedá přímo jak na izolační člen tak element s kladným teplotním koeficientem tak, že sestavený svazek je sevřen dohramady s elementem, přičemž je elektricky propojena svorka s držákem.

Izolační člen výhodně tvoří stěnu na vnitřní straně koncového víčka, do kterého je namontováno sběrací ústrojí, přičemž stěna je uspořádána tak, že uvnitř koncového víčka lze nejméně uložit přesně svorku a držák kartáčů.

Pružnost svěracího ústrojí se snadno přizpůsobuje velké toleranci tlouštky elementu s kladným teplotním koeficientem, přičemž je současně zajištěno dostatečné udržování tlaku mezi elementem, motorovou svorkou a držákem kartáčů. Použití stěny vytvořené v koncovém víčku s motorovou svorkou a držákem kartáčů, jež jsou uloženy na opačných stranách stěny je zajištěno, že svorka a držák jsou přesně uloženy uvnitř Motorovou svorku je třeba přesně uložit, aby bylo zajištěno správné lícování s přípravkem, do něhož je zapuštěna, zatímco držák kartáčů je třeba přesně uložit uvnitř víčka, aby byl zajištěn kontakt s komutátorem ve správné poloze pro zajištění řádné komutace.

Za určitých okolností může být výhodné přiletovat element s kladným teplotním koeficientem bu<3 k motorové svorce nebo držáku kartáčů. To nejenom poskytuje dodatečné zabezpečení při velmi vysokých vibracích nebo hrubé manipulaci v průběhu výroby. Element s kladným teplotním koeficientem je třeba přiletovat k další součásti dříve než se dostane na montážní linku, aby byl snížen počet samostatných složek vkládaných do koncového víčka na montážní lince.

Pro aplikace způsobující velké vibrace nebo potenciálně velkou korozi je žádoucí cínovámí nebo pájení spojů svorky, držáku kartáčů a pružinových spon v místech kde dochází k vzájemnému styku a/nebo ke styku s elementem. Element na svých koncích obvykle bývá opatřen povlakem niklu a tím je obyčejně dostatečně chráněn proti korozi.

Přehled obrázků na výkresech

Výhodná provedení podle vynálezu budou nyní popsána se zřetelem k příkladům na připojených výkresech, kde :

Obr. 1 je perspektivní pohled na nespojené montážní skupiny miniaturního elektromotorku pro motoricky poháněné vozidlo, na který lze aplikovat předložný vynález,

Obr. 2 znázorňuje koncové víčko motorku opatřené sběracím ústrojím podle vynálezu,

Obr. 3 je částečný pohled v řezu podle linie III - III v

Obr. 2, znázorňující spojení mezi sběracím ústrojím a koncovým víčkem,

Obr. 4 je perspektivní pohled znázorňující sběrací ústrojí v Obr. 2,

Obr. 5 zobrazuje podrobný pohled v řezu dalším provedením, ve kterém sběrací ústrojí obsahuje nevodivou sponu,

Obr. 6 je podobný pohled jako v Obr. 5 na provedení, ve kterém sběrací ústrojí obsahuje vodivou pružinovou sponu

Obr. 7 je podobný pohled jako v Obr. 6, ve kterém vodivá pru žinová spona je tvořena částí motorové svorky,

Obr. 8 je podobný pohled jako v Obr. 6, ve kterém vodivá pru žinová spona je tvořena částí držáku kartáčů a

Obr. 9 je podobný pohled jako v Obr. 7, kde motorová svorka je tvarována jako zasunovací svorka.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje miniaturní elektrický motorek na stejnosměrný proud s pormanentním magnetem. Motorek je tvořen rotorem 31 a pouzdrem 32 z taženého plechu uzavřeného koncovým víčkem 33 z plastu. V pouzdru jsou umístěny magnety 34 tvořící stator a v koncové stěně 36 je ložisko 35. Koncové víčko 33 obsahuje ložisko 35 a dvě sběrná ústrojí 25, 45, z nichž každému náleží motorová svorka 37 (znázorněna jen jedna), držák 38 kartáčů, rameno 39 kartáčů a uhlíkový roubík 40. Rotor obsahuje hřídel 41 otáčivou v ložiscích 35 a opatřenou komutátorem 42 a vinutou kotvou 43 namontovanou na hřídeli. Kotva 43 je tvořena svazkem ocelových plechů s vytvořenými rameny, kolem nichž jsou navinuta rotorová vinutí 44. Vinutí 44 jsou připojena ke komutátoru 42. Elektrická energie je přenášena mezi motorovými svorkami 37 a rotorovým vinutím 44 sběracím ústrojím, které je ve styku s komutátorem 42.

Normálně jsou sběrná ústrojí shodná a obvykle připojena k motorovým svorkám 37, se kterými tvoří nedílnou část. Sběrací ústrojí je obyčejně tvořeno pružinou kartáčů nebo ramenem 39 kartáčů z vodivého pružného materiálu jako je berylliová měň. Držák 38 kartáčů je upevněn na jednom konci jako podpěra k jeho ramenu 39 kartáčů. Držák 38 kartáčů je zhotoven z mnohem pevnějšího materiálu jako je mosaz. Sběrací ústrojí tajíé obsahuje kontaktní část komutátoru, která může být uhlíkovým kartáčem 40 podobně upevněným na ramenu 39 nebo může jednoduše být součástí ramene, jež je uzpůsobeno k přímému styku s komutátorem 42.

Shora popsaná konstrukce je známa ze současnéh stavu techniky. Nicméně koncové víčko motoru v Obr. 1 je opatřeno normálním sběracím ústrojím 25 a jedním sběracím ústrojím 45 včetně elementu s kladným teplotním koeficientem, které je znázorněno v Obr. 2 a 3 pouze za účelem objasnění, ale může být jakéhokoliv tvaru podle popsaných provedení.

Obr. 2 a 3 znázorňují jedno uspořádání pro montáž sběracího ústrojí 45 k motoru a zejména k vnitřnímu povrchu koncového víčka 33. Obr. 2 ukazuje vnitřní povrch koncového víčka, zatímco Obr. 3 je pohled na částečný řez podle linie III - III v Obr. 2 znázorňující jak je uloženo toto sběrací ústrojí ve víčku. Část motorového pouzdra 32 a část komutátoru 42 je znázorněna pro snadné vysvětlení.

Koncové víko v Obr. 2 je opatřeno dvěma sběracími ústrojími, z nichž jedno 25 je normálním sběracím ústrojím a druhé 45 je sběracím ústrojím podle předloženého vynálezu. Sběrací ústrojí 45 obsahuje prvek s kladným teplotním koeficientem 46 jako je termistor s kladným koeficientem nebo jiný výhodný element, který je z vodivého polymeru, vyráběný jako rezistor s kladným teplotním keficientem jako ochranným obvodem.

Sběrací ústrojí 45 je mnohem jasněji znázorněno v Obr. 4 v rozložené sestavě z důvodu přehlednosti. Sběrací ústrojí obsahuje motorovou svorku 22» držák 38 kartáčů, pružinu 39 kartáčů a prvek 46 s kladným teplotním koeficientem. Znázorněná motorová svorka 37 je plochou zástrčkou opatřenou prodlouženou částí 51 svorky vyčnívající z kontakt8 ní části 52. Kontaktní část je konstruována pro styk s vnějším zdrojem elektrické energie. Na prodloužené části 51 jsou vytvořena vybrání 53 pro držení svorky 37 v koncovém víčku 33.

Držák 38 kartáčů poskytuje tuhou podložku nebo základnu pro pružinu 39 kartáčů a je obvykle z mosazi nebo podobného materiálu. Držák 38 je tvořen kontaktní částí 48 podobné kontaktní části 52 svorky pro vytvoření styku s prvkem 46 s kladným teplotním koeficientem. Rameno-39 / je pásek z berylliové mědi, jehož odlehlý konec je opatřen uhlíkovým roubíkem 40. Blízký konec ramene je upevněn k držáku 38 rozpěchovanými nýty, bodovým svárem nebo obdobným způsobem. Za účelem příkladného vysvětlení jsou zobrazeny rozpěchované nýty.

Element 46 je tedy fysicky a elektricky umístěn mezi svorku 37 a kartáč 38 pro vytvoření sestaveného svazku. Svazek je držen pohromadě pružným svíracím ústrojím, aby byla zajištěna celistvost svazku a styk různých částí. Element s kladným teplotním koeficientem lze také trvale spojit bud s motorovou svorkou nebo držákem kartáčů pájením, laserovým svárem nebo podobným způsobem, aby se zmenšil počet samostatných dílů na montážní lince, které je třeba smontovat. Element může být také připojen k držáku kartáčů, je-li rameno kartáčů opatřeno držákem nebo připojen k motorové svorce, je-li vytvořena na vzdáleném konci od koncového víčka montážní linky.

Jak patrno z Obr. 3 je sběrací ústrojí zasunuto do koncového víčka z vnitřku·.Sběrací ústrojí je umístěno uvnitř zahloubení v koncovém víčku. Prodloužená část 51 svorky 37 vyčnívá otvorem 55 svorky v koncovém víčku 33, aby byla přístupná z venku. Vybrání 53 se zaklesnou do koncových stěn otvoru 55 svorky, aby se zamezilo jejímu vytažení ze svorky.

Kontaktní část 52 je širší než otvor 55 svorky a zabraňuje tomu, že není možno svorku 37 v celé délce držákem protáhnout, čímž je zajištěna poloha svorky 37.

Element 46 s kladným teplotním koeficientem je stisknut mezi kontaktní části 48, 52 svorky a držáku kartáčů tak, že je docílen elektrický kontakt mezi svorkou, držákem kartáčů a elementem. Element 46 může být trvale spojen buá se svorkou nebo držákem kartáčů jak dříve zmíněno.

Pružný prst 60 je vytvořen jako nedílná část koncového víčka 33 a je součástí stěny zahloubení 54. Prst 60 je konstruován tak, že se opírá o držák 38 kartáčů, aby přitiskl sběrací ústrojí k protilehlé stěně zahloubení 54, čímž se docílí elektrický kontak částí svazku. Prst se pružně deformuje při zasunutí sběracího ústrojí do zahloubení. Pružnost prstu se snadno přizpůsobuje kolísání tlouštky svazku vlivem vkládaného elementu s kladným teplotním koeficientem. Prst 6 0 je opatřen na svém vyčnívajícím konci hákem 61. Hák se zakles ne za vnější hranu alespoň držáku kartáčů, čímž je vytvořena západka zamezující vyjmutí držáku kartáčů ze zahloubení.

Obr. 5 až 9 znázorňují alternativní svírací uspořádání, ve kterém pružinová spona 70 nebo podobný druh upínače přitlačuje svorku 37 k držáku 38 kartáčů, přičemž jsou elektricky spojeny s vloženým elementem. V Obr. 5 je. znázorněna nevodivá pružinová spona, zatímco v Obr. 6 může být vodivá.

V Obr. 7, 8 a 9 pružinová spona je vytvořena jako dílčí část bud svorky nebo držáku kartáčů, kdežto v Obr. 8 a 9 tvoří podstatnou část elektrického spojení mezi svorkou a držákem.

V Obr. 5 svazek složený ze svorky 37, elementu 46 a držáku 38 kartáčů je držen pohromadě pružinovou sponou 70. Svorka je vmontována do koncového víčka 33 podobným způsobem jak dříve popsáno. Pružinová spona je nevodivá, jinak by to vyžadovalo vytvoření nějaké izolace zamezující zkratování elementu 46.

V Obr. 6 může být pružinová spona 70 izolačním členem ve tvaru stěny 67 vytvořené jako dílčí část koncového víčka 33 tvořící část složeného svazku a izolující pružinovou sponu od držáku kartáčů. Stěna 67 je také vhodným prostředkem k přesnému umístění držáku kartáčů uvnitř koncového víčka. K uložení pružinové spony 70 je možno ve stěně vytvořit lůžko 71.

Obr. 7 znázorňuje podobné uspořádání jako je v Obr.6 kromě toho, že pružinová spona je vytvořena jako dílčí část motorové svorky, přičemž zasunutím svorky se také zasune pru žinová spona a vybrání 53, kterým je zamezeno vytažení svorky 37 zajištuje také pružinovou sponu 70.

Obr. 8 znázorňuje podobné uspořádání jako v Obr. 7, ve kterém pružinová spona 70 je vytvořena jako dílčí část držáku 38 kartáčů. Pružinová spona také dosedá přímo na element 46 místo na izolační člen 67. Pružinová spona v důsledku toho tvoří podstatnou část proudové dráhy mezi svorkou a držákem kartáčů. Výhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že svorka a držák kartáčů jsou odděleny a v přímém dotyku se stěnou 67, čímž mohou být přesně umístěny uvnitř koncového víčka bez zřetele na kolísání tlouštky elementu 46. Toto uspořádání je ovšem možno použít s oddělenou pružinovou sponou nebo se sponou vytvořenou v jednom celku se svorkou.

Obr. 9 znázorňuje provedení, ve kterém svorka 37' je typem zásuvky. Napájecí zástrčná svorka 80 je znázorněna jako sdružený okruh vsunutý do koncového víčka 33 k znázornění součinnosti mezi motorovou svorkou 37 ^a napájecí svorkou 80. Pružinová spona 70 je opět vytvořena jako dílčí část svorky 37 ^a dosedá přímo na element 46. Vlivem pružiny je způsobeno, že element je přitlačen k držáku kartáčů. Držák 38 je přesně umístěn v koncovém víčku 33 za použití izolační stěny 67. Stěna 67 také tvoří jednu stranu kanálu 81 pro napájecí svorku 80. Motorová svorka 3J_' je opatřena dotykovou částí 52 ý jež je umístěna tak, že se v podélném směru pružně vyhne jakmile je zasunuta napájecí svorka 80 a tím dosedne na napájecí svorku 80, čímž je vytvořen dobrý elektrický kontakt.

Zatímco byla znázorněna v příkladovém provedení sběrací ústrojí s kartáči, lze vynález realizovat rovněž s aplikací sběracích ústrojí, která používají stěračů nebo částí kartáčových ramen přizpůsobených pro vytvoření přímého kluzného styku s komutátorem včetně uspořádání vícenásobných prstových listů kartáče. Zatímco byly znázorněny převážně zástrčné svorky, jsou stejně také aplikovatelná uspořádání se zásuvkovými svorkami jak vyobrazeno v řešení podle Obr.9,

Claims (11)

1. Sběrací ústrojí pro elektrický motor, · načující se tím, že obsahuje rameno kartáčů, jehož odlehlý konec je uspořádán jako kluzný kontakt na komutátoru, držák (38) kartáčů jako podpěru ramene (39) kartáčů, motorovou svorku (37) a element (46) s kladným teplotním koeficientem uspořádaný k elektrickému spojení motorové svorky (37) s držákem (38) kartáčů, přičemž držák kartáčů, motorová svorka (37) a element (46) s kladným teplotním koeficientem tvoří nejméně jednu část sestaveného svazku drženého pružným svíracím ústrojím.

2. Sběrací ústrojí podle nároku 1 , vyznačující se tím, že pružné svírací:ústrojí je tvořeno pružným prstem (60) tvořícím dílčí část koncového víčka (33), do kterého je sběrací ústrojí vmontováno a slícováno s osazením koncového víčka (33), do kterého je uložen sestavený svazek tak, že je sevřen pružným prstem (60) a osazením stěny.

3. Sběrací ústrojí podle nároku 2, vyznačující se tím, že volný konec pružného prstu (60) je opatřen hákem (61) k zachycení nejméně části sestaveného svazku, což zabraňuje jeho vytažení z osazení.

4. Sběrací ústrojí podle nároku 1, vyznačující se tím, že pružným svíracím ústrojím je pružinová spona.

5. Sběrací ústrojí podle nároku 4, vyznačující se tím, že pružinová spona (7) je elektricky nevodivá a dosedá přímo na motorovou svorku (37) a držák

II (37) kartáčů, mezi kterými je sevřen element (46) s kladným teplotním koeficientem a tvoří jejich elektrické spojení.

6. Sběrací ústrojí podle nároku 4, vyznačující se tím, že sestavený svazek je tvořen izolačním členem (67), pružným prstem (60), jednou ze svorek (37) a držákem (38) kartáčů pro sevření svazku s vloženým elementem (46) tvořícím elektrický styk mezi svorkou (37) a držákem (38) kartáčů.

7. Sběrací ústrojí podle nároku 4, vyznačující se tím, že sestavený svazek je tvořen izolačním členem (67), pružným prstem (60) tvořícím jeden celek,· s jednou svorkou (37) a držákem (38) kartáčů, který dosedá přímo na jeden izolační člen (67) a element (46) tak, že sestavený svazek je sevřen s elementem (46) elektricky spojujícím svorku (37) s držákem (38) kartáčů.

8. Sběrací ústrojí podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že izolační člen (67) je vytvořen stěnou v koncovém víčku (33), do něhož je vmontováno sběrací ústrojí, přičemž stěna uvnitř víčka je provedena pro přes né uložení svorky (37) a držáku (38) kartáčů.

9. Sběrací ústrojí podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že element (67) je přiletován k jedné motorové svorce (37) a držáku (38) kar táČŮ.

10. Sběrací ústrojí jak shora popsáno se zřetelem k připojeným výkresům.

11. Miniaturní elektromotorek pro motorický poháněné vozidlo obsahující sběrací ústrojí podle kteréhokoliv z před chozích nároků.