DD248682A1

DD248682A1 - Anordnung zur herstellung von elektrischen verbindungen in einem elektromotor

Info

Publication number: DD248682A1
Application number: DD27676685A
Authority: DD
Inventors: Guenter Gaebe; Erich Bott; Heinz Buettner; Dietrich Spigath
Original assignee: Suhl Elektrogeraete Veb K
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1987-08-12
Also published as: DE3614970A1

Abstract

Mit der Erfindung soll die Kontaktierung der elektrischen Baugruppen von Kommutatormotoren, insbesondere des Stators und der Buerstenanordnung verbessert werden. Es geht darum, zeitaufwendige Loetverbindungen zu vermeiden und durch automatisierbare, stoffschlussfreie Kontaktierungen zu ersetzen. Erfindungsgemaess wird dies durch den Einsatz eines zwischen Stator und Buerstenanordnung einbringbaren Kontakttraegers erreicht, auf welchem Kontaktelemente angeordnet sind, die mit den jeweiligen Stator- und Buerstenkontakten in einer festgelegten und arretierbaren Stellung des Kontakttraegers Kontaktpaarungen bilden, wobei die Kontaktelemente durch ein elektrisches Leitungssystem entsprechend der Motorbeschaltung miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten Ausfuehrungsform wird der Kontakttraeger durch eine Leiterplatte gebildet, die in nur einer Fuegerichtung zwischen Stator und Buerstenanordnung eingeschoben und durch Rastelemente in der Endstellung selbstaendig arretiert wird. Durch Bestueckung des Kontakttraegers mit externen Bauelementen, beispielsweise zur Funkentstoerung, ist die Ausfuehrung der Motoren nach unterschiedlichen Einsatzbedingungen schnell und unabhaengig vom uebrigen Montageprozess anpassbar. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruches. Derartige Motoren werden häufig in elektrischen Haushaitgeräten eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei nahezu allen Elektromotoren dieser Art bilden der Stator und die Kommutierungsanordnung in sich abgeschlossene vormontierbare Baugruppen, die im Endmontageprozeß in ein gemeinsames Motorchassis eingesetzt und fixiert oder durch ein oder mehrere Rahmenelemente zu einem kompletten Motor gefügt werden.

Eine derartige Bauweise bewirkt eine hohe Geschlossenheit und Stabilität und neigt nur in geringem Maße zu Schwingungen, erfordert aber die Anbringung gesonderter elektrischer Verbindungen, insbesondere zwischen dem Stator und der Kommutierungsanordnung, gegebenenfalls auch zu weiteren Bauelementen, beispielsweise zur Entstörung des Motors. Dazu werden gewöhnlich entsprechende Drahtbrücken eingelötet und, sofern dies erforderlich ist, die zusätzlichen Bauelemente über zweckmäßig in die Schaltung einbezogene Lötstützpunkte angeschlossen.

Wie in der DE-OS 3 404 974 dargestellt, sind auch schon Mittel beschrieben worden, die die elektrische Kontaktierung des Motors unter Vermeidung von Lötverbindungen bewirken. Kontaktstreifen, die in eigens zu diesem Zweck eingebrachte Nuten in einen sogenannten Speicherstern eingelegt werden müssen, treten dabei während des Zusammenbaus des Motors automatisch mit den zugehörigen Kontaktstellen am Stator in Verbindung und stellen so den elektrischen Anschluß des Stators her. Die Verbindung zur Bürstenanordnung wird manuell mittels aufsteckbarer Kabelschuhe vorgenommen. Erfordert nun der Lötprozeß an sich einen bei den heutigen Forderungen der Großserienfertigung kaum noch vertretbaren Zeitaufwand, wird dieser Umstand im angeführten Beispiel durch die relativ große Anzahl von Fügearbeitsgängen nicht wesentlich verbessert. Infolge der ungünstigen Positionierung und Ausgestaltung der Kontaktelemente wird zudem die Montage von manuell durchzuführenden Arbeiten nicht zu befreien sein. Ein weiterer, nicht unbedeutender Mangel der beschriebenen Anordnungen liegt in ihrem „starren", nur schwer korrigierbaren technologischen Fertigungsablauf. Dieser Mangel tritt insbesondere dann in Erscheinung, wenn die Produktion schnell und flexibel auf unterschiedliche Motorbeschaltungen umgestallt werden muß, was bei Exportvarianten nicht selten der Fall ist.

sZiel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, eine Anordnung zu schaffen, die eine einfache und schnelle Herstellung der elektrischen Verbindungen in einem Motor, insbesondere zwischen Stator und Bürstenanordnung ermöglicht, die darüber hinaus eine hochgradige Automatisierbarkeit des Kontaktierungsprozesses zuläßt und die den jeweiligen Einsatzbedingungen des Motors flexibel angepaßt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine günstige fertigungsgerechte Positionierung und Gestaltung der Kontaktelemente mit einem Minimum an leicht automatisierbaren Fügeprozessen die umfassende Kontaktierung des Motors, insbesondere der Stator-Bürsten-Gruppe herzustellen. Die Anordnung soll dabei leicht, d. h. möglichst unabhängig vom übrigen Montageprozeß an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden können.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des ersten Erfindungsanspruches gelöst. Durch die Anordnung der Kontaktelemente in zueinander parallel verlaufenden Ebenen wird es möglich, die elektrischen Verbindungen des Motors im güsntigsten Fall durch nur eine einzige geradlinige Fügebewegung herzustellen, indem der vorgefertigte, mit Kontaktelementen und Leitungsverbindungen ausgestattete Kontaktträger zwischen die am Stator und Bürstenhalter befindlichen Kontaktelemente eingeschoben und bei Erreichen der Kontaktpaarungen, d. h. wenn alle Kontaktelemente die der Beschallung des Motors gemäße Verbindungsstellung eingenommen haben, arretiert wird. Schaltungstechnische Maßnahmen, die bei der Anpassung der Motoren an unterschiedliche Einsatzbedingungen vorzunehmen sind, zum Beispiel Veränderungen der Wicklungsbeschaltung, Anzapfungen und dgl. können zudem ohne Eingriff in den Montageprozeß des Motors vorgenommen werden, weil ausschließlich die Leitungsführung auf dem Kontaktträger entsprechend modifiziert werden braucht. Ein bedeutender daraus resultierender Vorteil besteht in der weitestgehenden Vereinheitlichung der Motorkonstruktion, womit eine hochautomatisierte Herstellung realisiert werden kann, in die das Einfügen des Kontaktträgers infolge der unkomplizierten Positionierung problemlos einbeziehbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche. Sie zielen insbesondere auf die Verwendung einer Leiterplatte als Kontaktträger hin. Die günstigen Eigenschaften einer Leiterplatte zeigen sich vor allem in der problemlosen Realisierung des elektrischen Leitungssystems und der Anwendung bereits bekannter und ausgereifter Technologien bei der Bestückung mit den Kontaktelementen und ggf. zusätzlichen Bauelementen. Ebenfalls leicht realisierbar ist die Montage und Befestigung einer Leiterplatte am Motor. Nach einem erfindungsgemäßen Merkmal wird die Platine dazu in zwei gegenüberliegende, am Rahmenbügel befindliche Nuten eingeschoben und die Lage mittels einer Schnappverbindung arretiert. Hierbei können die elastischen Eigenschaften des Basismaterials vorteilhaft ausgenutzt werden. Der Leiterplattenzuschnitt

erübrigt auch gesonderte Führüngsstege oder -zapfen. - .

Um Einbautoleranzen wirkungsvoll ausgleichen zu können, ist nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wenigstens ein Kontaktelement jedes Kontaktpaares mit einem elastischen Bereich ausgestattet, was beispielsweise relativ einfach durch federnd in Richtung des Kontaktpartners ausgestellte Kontaktfahnen realisiert werden kann. Auf diese Weise wird gleichzeitig ein relativ eng tolerierter Kontaktdruck erreicht.

Voraussetzung für eine derartige Ausbildung ist allerdings eine definierte Einbaulage bzw. -richtung der Kontaktelemente, da andernfalls die Kontaktfahnen während des Fügens leicht verbogen werden können und nicht die vorgesehene Verbindung eingehen. Erfindungsgemäß sind deshalb die Kontaktelemente mit außermittig angeordneten Haltenasen versehen, die in der vorgeschriebenen Einbaurichtung in entsprechende Vertiefungen des Kontaktträgers einspringen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figuren beziehen sich dabei auf eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Anordnung

Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Kontaktträgers in einem elektrischen Antriebssystem für Haushaltgeräte,

Fig. 2: eine statorseitige Ansicht des Kontaktträgers

Fig. 3: eine Ansicht des Kontaktträgers in Richtung der Kommutierungsanordnung

Fig. 4: ein bürstenseitiges Kontaktelement (Y₈)

Fig. 5: ein statorseitiges Kontaktelement (Y_s) ^

Fig. 6: eine schematische Darstellung der Einzelheit A nach Fig. 1

Fig. 7: eine schematische Darstellung der Einzelheit B nach Fig. 1

Der unter Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Elektromotor weist eine Konstruktion in bekannter Rahmenbügelbauweise auf. Dazu ist der Stator 1 in den Rahmenbügel 2 eingelegt und fixiert. Ebenfalls fest mit dem Rahmenbügel 2 sind die Bürstenführungen 3 verbunden, die durch Bürsten 4 komplettiert mit dem Kommutator 5 zusammenarbeitend die Kommutierungseinheit des Motors bilden. Ein derartiger prinzipieller Aufbau wird bei einer Vielzahl von Motoren verwendet, da durch die Befestigung aller mechanisch beanspruchten Bauteile an einem Konstruktionselement, d. h. am Rahmenbügel 2, eine hohe mechanische Stabilität und gutes Kommutierungsverhalten erzielt wird.

Zum elektrischen Anschluß sind der Stator 1 und die Bürstenführungen 3 mit Kontaktelementen X_S(_ta,_or) 6 und Kontaktelementen ^Bürstenführung) 7 versehen. Die Kontaktflächen dieser Kontaktelemente befinden sich jeweils in einer Kontaktebene S8 bzw. Kontaktebene B9. In der dargestellten Abbildung fällt die Kontaktebene B9 mit den dem Stator 1 zugewandten Flächen der Bürstenführungen 3 zusammen. Das ist möglich, wenn die Bürstenführungen 3 mit geeigneten Kontaktflächen versehen sind und so die Funktion der Kontaktelemente X_B 7 mit übernehmen.

Zwischen diesen, parallel verlaufenden, Kontaktebenen befindet sich der Kontaktträger 10. Der Kontaktträger 10, dargestellt in den Fig. 2 und 3, ist eine komplett vorfertigbare Baugruppe, hier in einer vorzugsweisen Ausbildung mit einer Leiterplatte als Basis, die an einer geeigneten Stelle des Montageprozesses zwischen den Kontaktebenen S und B8, 9 eingefügt wird und damit die elektrischen Verbindungen des Motors herstellt.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe trägt der Kontaktträger 10 auf seiner dem Stator 1 zugewandten Seite (Fig. 2) die Kontaktelemente Y_s .11 in einer den Statoranschlüssen entsprechenden Anzahl. Außerdem können auf dieser Seite noch Bauelemente 12, beispielsweise Kondensatoren und Drosseln zur Funkentstörung oder Steuer- und Regelelemente sowie der Netzanschluß und dergleichen mehr angeordnet sein. Die Kontaktelemente Y₈ 13 zu den Bürstenführungen 3 sind in Fig. 3 dargestellt und befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite des Kontaktträgers 10, d. h. den Bürstenführungen 3 zugekehrt. Die Durchbrüche 14 dienen dem späteren ' Fixieren des Kontaktträgers 10 im Rahmenbügel 2.

Alle Kontaktelemente Y sind auf der Leiterseite der Platine mit einem die Motorbeschaltung realisierenden gedruckten Leitungsbild verlötet, wobei in das Leitungsbild, das bei Verwendung einer Leiterplatte einfach hergestellt werden kann, zusätzliche Bauelemente 12 problemlos einbeziehbar sind. Die Kontaktelemente Y11, 13 sind darüber hinaus mit Haltenasen 15 versehen, die in Vertiefungen 16 des Kontaktträgers 10 eingreifen. Dadurch ist eine definierte Einbaulage der Kontaktelemente gewährleistet und die Kontaktpaarung wird beim Zusammenbau stets sicher erreicht.

Figur 4 und 5 zeigen die Kontaktelemente Y11, 13 in einer vergrößerten Darstellung. Jedes dieser Kontaktelemente besteht aus einem mittleren Befestigungsabschnitt, an den einerseits die Haltenase 15 angewinkelt ist und der andererseits in eine federnd abgebogene Kontaktfahne 17 ausläuft. Eine derartige elastische Ausbildung ist notwendig, um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können und einen definierten Kontaktdruck zu erhalten. Das Kontaktelement Y_s 11 (Fig. 5) ist zur zuverlässigen Aufnahme des Kontaktpartners, dem Kontaktelement X_s, zusätzlich mit einer Sicke versehen worden.

Das Zusammenspiel der Kontaktelemente in den Kontaktpaarungen wird in den Figuren 6 und 7 nochmals verdeutlicht. Der Kontaktträger 10 befindet sich bereits in der verrasteten Endstellung, nachdem er, wie mit dem Pfeil in Fig. 1 angedeutet, senkrecht zur Motorachse in die Nuten 18 des Rahmenbügels 2 eingeschoben wurde. Die Einschubbewegung wird durch ein spürbares Einschnappen der Rasthaken 19 in die Durchbrüche 14 des Kontaktträgers 10 beendet. Die ihr eigene Elastizität einer Leiterplatte vereinfacht auch hier die konstruktive Gestaltung der Rastelemente, so daß die Rasthaken 19 fest am Rahmenbügel 2 angeordnet werden konnten.

Gleichzeitig mit der Einschubbewegung des Kontaktträgers 10 bis zu dessen Verrastung erfolgt die Kontaktierung zu den Bürstenführungen 3 (Fig. 6) und den Statoranschlüssen (Fig. 7). Damit ist mit nur einer einzigen Fügebewegung die gesamte motorinterne Verdrahtung, ggf. bei gleichzeitiger Funkentstörbeschaltung usw. abgeschlossen. Die federnden Klemmverbindungen erfüllen voll und ganz die Anforderungen nach Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit der Kontaktierung.

Claims

1. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor, insbesondere Elektromotor in Rahmenbügelbauweise, dessen Chassis- bzw. Rahmenelemente einen drehbar gelagerten Anker mit einem daran angebrachten mechanischen Kommutator, eine mit dem Kommutator in Eingriff stehende Bürstenanordnung, sowie einen mehrere Anschlüsse aufweisenden Stator aufnehmen, gekennzeichnet dadurch, daß der Stator mit einer seinen Anschlüssen entsprechenden Anzahl von Kontaktelementen X_S(_tator) versehen ist, die zumindest annähernd in einer vorteilhaft senkrecht zur Motorachse gelegenen Kontaktebene S angeordnet sind, daß weiter die Bürstenhalterungen mit Kontaktelementen Xßjürstenhaitemng) ausgestattet sind und zwar in einer zur Kontaktebene S vorteilhaft parallel verlaufenden Kontaktebene B, wobei der Abstand der Kontaktebenen so groß ist, daß in deren Zwischenraum ein Kontaktträger einbringbar ist, auf welchem Kontaktelemente Y_s und Y_B befestigt sind, die in einer festgelegten arretierbaren Stellung des Kontaktträgers mit den Kontaktelementen X_s und X₈ Kontaktpaarungen X₃Y₃ und X₈Y₈ bilden und mittels eines auf dem Kontaktträger befindlichen elektrischen Leitungssystems entsprechend der Motorbeschaltung miteinander verbunden sind.

- 1 - Z4Ö böZ Erfindungsanspruch:

2. Anordnung zur Hersteilung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kontaktträger platinenförmig flach, vorzugsweise durch eine Leiterplatte gebildet ist und die Kontaktelemente Y beidseitig der Platine jeweils in Richtung der zugehörigen Kontaktelemente X am Stator bzw. Bürstenhalter angeordnet sind.

3. Anordnung zur Hersteilung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein Kontaktelement jeder Kontaktpaarung elastisch verformbar ist.

4. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Elastizität der Kontaktelemente durch eine oder mehrere federnde, in Richtung des zugehörigen Kontaktpartners ausgebogte, Kontaktfahnen realisiert wird.

5. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß zur Fixierung der Einbaulage die elastischen Kontaktelemente mit außermittig angeordneten Haltenasen versehen sind und das Befestigungsteil Vertiefungen aufweist, in die die Haltenasen eingreifen können.

6. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Chassis- bzw. Rahmenelement mit gegenüberliegenden, geradlinig verlaufenden nutförmigen Vertiefungen ausgestattet ist und der Kontaktträger Führungsstege oder -zapfen aufweist, die in die nutförmigen Vertiefungen eingreifen.

7. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die nutförmigen Vertiefungen in Richtung der Kontaktebenen verlaufen und vorzugsweise mittig zwischen den Kontaktebenen angeordnet sind.

" 8. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Kontaktträger mittels einer Schnappverbindung in der Kontaktstellung arretiert wird.

9. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Schnappverbindung aus einer oder mehreren am Kontaktträger befindlichen Vertiefungen oder Durchbrüchen und darin einrastenden, beispielsweise am Rahmenbügel angeordneten, Rasthaken hergestellt ist.

10. Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Kontaktträger Anordnungen zur Aufnahme von zusätzlichen elektrischen Bauelementen, beispielsweise Kondensatoren, Drosseln, Schalter und dergleichen aufweist und das elektrische Leitungssystem des Kontaktträgers diese Bauelemente entsprechend der Motorbeschaltung einschließt.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen