DD248682A1 - ARRANGEMENT FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRICAL CONNECTIONS IN AN ELECTRIC MOTOR - Google Patents
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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. 1The invention is intended to improve the contacting of the electrical components of commutator motors, in particular of the stator and of the brush arrangement. It is about avoiding time-consuming Loetverbindungen and replaced by automatable, material-free contacts. According to the invention, this is achieved by the use of a contact carrier which can be introduced between stator and brush arrangement, on which contact elements are arranged which form contact pairings with the respective stator and brush contacts in a fixed and lockable position of the contact carrier, the contact elements being connected by an electrical line system corresponding to the motor circuit connected to each other. In a preferred embodiment, the contact carrier is formed by a printed circuit board, which is inserted in only one direction of travel between the stator and brush arrangement and locked by locking elements in the end position selbstaendig. By fitting the contact carrier with external components, for example for radio interference suppression, the design of the motors can be adapted quickly and independently of the rest of the assembly process according to different operating conditions. Fig. 1
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The invention relates to an arrangement for the production of electrical connections in an electric motor according to the preamble of the first claim. Such motors are often used in household electrical appliances.
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.In almost all electric motors of this type, the stator and the commutation arrangement form self-contained preassembled subassemblies, which are used in the final assembly process in a common motor chassis and fixed or joined by one or more frame elements to a complete motor.
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.Such a design causes a high degree of unity and stability and tends only to a small extent to oscillations, but requires the attachment of separate electrical connections, in particular between the stator and the commutation, possibly also to other components, for example for suppression of the motor. For this purpose, usually corresponding wire bridges are soldered and, if necessary, the additional components connected via appropriately included in the circuit soldering.
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.As shown in DE-OS 3 404 974, means have already been described which cause the electrical contacting of the motor while avoiding solder joints. Contact strips, which must be inserted into specially introduced for this purpose grooves in a so-called memory star, during the assembly of the motor automatically come into contact with the associated contact points on the stator and thus establish the electrical connection of the stator. The connection to the brush assembly is made manually by attachable cable lugs. Now requires the soldering process in itself a barely acceptable in today's demands of mass production time, this circumstance is not significantly improved in the example given by the relatively large number of joining operations. Due to the unfavorable positioning and design of the contact elements also the assembly of manually performed work will not be free. Another not insignificant shortcoming of the arrangements described lies in their "rigid", difficult to correct technological production process.This defect occurs especially when the production must be quickly and flexibly converted to different engine circuits, which is often the case with export variants is.
sZiel der Erfindung s aim of the invention
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.The object of the invention is therefore to provide an arrangement which allows a simple and rapid production of the electrical connections in a motor, in particular between the stator and brush assembly, which also allows a high level of automation of the contacting process and the respective conditions of use of the engine flexible can be adapted.
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.The object of the invention is to produce a comprehensive production-friendly positioning and design of the contact elements with a minimum of easily automatable joining processes, the comprehensive contacting of the motor, in particular the stator-brush group. The arrangement should be easy, d. H. as independent of the rest of the assembly process can be adapted to different conditions of use.
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.This object is achieved essentially according to the features of the characterizing part of the first claim of the invention. The arrangement of the contact elements in mutually parallel planes, it is possible to produce the electrical connections of the motor in güsntigsten case by only a single rectilinear joining movement by the prefabricated, equipped with contact elements and cable connections contact carrier inserted between the contact elements located on the stator and brush holder and upon reaching the contact pairings, d. H. when all contact elements have taken the sound of the motor proper connection position is locked. Circuit engineering measures that are to be made when adapting the motors to different conditions of use, for example, changes in the winding circuit, taps and the like. Can also be made without interference in the assembly process of the engine, because only the wiring on the contact carrier needs to be modified accordingly. A significant advantage resulting from this is the most extensive standardization of the engine design, with which a highly automated production can be realized, in which the insertion of the contact carrier due to the uncomplicated positioning can be easily incorporated.
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 LeiterplattenzuschnittAdvantageous embodiments of the invention will become apparent from the characterizing features of the subclaims. They aim in particular at the use of a printed circuit board as a contact carrier. The favorable properties of a printed circuit board are particularly evident in the problem-free realization of the electrical line system and the application of already known and mature technologies in the assembly of the contact elements and possibly additional components. Also easy to implement is the mounting and mounting of a printed circuit board on the engine. According to a feature of the invention, the board is inserted into two opposite, located on the frame bracket grooves and locks the position by means of a snap connection. Here, the elastic properties of the base material can be advantageously exploited. The circuit board blank
erübrigt auch gesonderte Führüngsstege oder -zapfen. - .also eliminates separate Führüngsstegege or -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.In order to compensate for installation tolerances effectively, at least one contact element of each contact pair is equipped with an elastic region according to a further feature of the invention, which can be relatively easily realized by resiliently issued in the direction of the contact partner contact lugs. In this way, a relatively tight contact pressure is achieved at the same time.
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.However, a prerequisite for such a design is a defined installation position or direction of the contact elements, since otherwise the contact lugs can be easily bent during joining and not enter the intended connection. According to the invention, therefore, the contact elements are provided with eccentrically arranged retaining lugs, which jump in the prescribed installation direction into corresponding recesses of the contact carrier.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figuren beziehen sich dabei auf eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen AnordnungThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The figures relate to a preferred variant of the arrangement according to the invention
Es zeigen Show it
Fig. 1: eine schematische Darstellung des Kontaktträgers in einem elektrischen Antriebssystem für Haushaltgeräte,1 shows a schematic representation of the contact carrier in an electrical drive system for household appliances,
Fig. 2: eine statorseitige Ansicht des KontaktträgersFig. 2: a stator-side view of the contact carrier
Fig. 3: eine Ansicht des Kontaktträgers in Richtung der Kommutierungsanordnung3 shows a view of the contact carrier in the direction of the commutation arrangement
Fig. 4: ein bürstenseitiges Kontaktelement (Y8)4: a brush-side contact element (Y 8 )
Fig. 5: ein statorseitiges Kontaktelement (Ys) ^ Fig. 5: a stator-side contact element (Y s ) ^
Fig. 6: eine schematische Darstellung der Einzelheit A nach Fig. 16 shows a schematic representation of the detail A according to FIG. 1
Fig. 7: eine schematische Darstellung der Einzelheit B nach Fig. 17 shows a schematic representation of the detail B according to 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.The electric motor shown in Fig. 1 in detail has a construction in a known Rahmenbügelbauweise. For this purpose, the stator 1 is inserted and fixed in the frame bracket 2. Also fixed to the frame bracket 2, the brush guides 3 are connected, the brushing 4 completes cooperating with the commutator 5 form the commutation of the engine. Such a basic construction is used in a variety of engines, since by attaching all mechanically stressed components to a structural element, i. H. on the frame bracket 2, a high mechanical stability and good commutation is achieved.
Zum elektrischen Anschluß sind der Stator 1 und die Bürstenführungen 3 mit Kontaktelementen XS(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 XB 7 mit übernehmen.For electrical connection, the stator 1 and the brush guides 3 with contact elements X S ( ta , or ) 6 and contact elements ^ brush guide) 7 are provided. The contact surfaces of these contact elements are each located in a contact plane S8 or contact plane B9. In the illustrated illustration, the contact plane B9 coincides with the stator 1 facing surfaces of the brush guides 3. This is possible if the brush guides 3 are provided with suitable contact surfaces and thus assume the function of the contact elements X B 7 with.
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.The contact carrier 10, shown in FIGS. 2 and 3, is a completely prefabricated assembly, here in a preferred embodiment with a printed circuit board as a base, at a suitable point of the assembly process is inserted between the contact planes S and B8, 9 and thus produces the electrical connections of the motor.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe trägt der Kontaktträger 10 auf seiner dem Stator 1 zugewandten Seite (Fig. 2) die Kontaktelemente Ys .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.In order to achieve this object, the contact carrier 10 carries on its side facing the stator 1 (FIG. 2) the contact elements Y s .11 in a number corresponding to the stator connections. In addition, on this page, components 12, such as capacitors and chokes for radio interference suppression or control and regulating elements and the power supply and the like can be arranged more. The contact elements Y 8 13 to the brush guides 3 are shown in Fig. 3 and are located on the opposite side of the contact carrier 10, ie the brush guides 3 facing. The openings 14 serve the later 'fixing of the contact carrier 10 in the frame bracket second
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.All contact elements Y are soldered on the conductor side of the board with a printed circuit diagram realizing the motor circuit, wherein additional components 12 can be easily incorporated into the line pattern, which can be easily produced using a printed circuit board. The contact elements Y11, 13 are also provided with retaining lugs 15 which engage in depressions 16 of the contact carrier 10. As a result, a defined mounting position of the contact elements is ensured and the contact pairing is always achieved safely during assembly.
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 Ys 11 (Fig. 5) ist zur zuverlässigen Aufnahme des Kontaktpartners, dem Kontaktelement Xs, zusätzlich mit einer Sicke versehen worden.Figures 4 and 5 show the contact elements Y11, 13 in an enlarged view. Each of these contact elements consists of a central attachment portion, on the one hand, the retaining lug 15 is angled and the other ends in a resiliently bent contact lug 17. Such elastic training is necessary to compensate for manufacturing tolerances and to obtain a defined contact pressure. The contact element Y s 11 (FIG. 5) has been additionally provided with a bead for reliable reception of the contact partner, the contact element X s .
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.The interaction of the contact elements in the contact pairings is again illustrated in FIGS. 6 and 7. The contact carrier 10 is already in the latched end position, after he, as indicated by the arrow in Fig. 1, was inserted perpendicular to the motor axis in the grooves 18 of the frame bracket 2. The insertion movement is terminated by a noticeable snapping the latching hooks 19 in the openings 14 of the contact carrier 10. The her own elasticity of a circuit board also simplifies the structural design of the locking elements, so that the latching hooks 19 could be fixedly mounted on the frame bracket 2.
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.Simultaneously with the insertion movement of the contact carrier 10 until it is latched, the contacting takes place with the brush guides 3 (FIG. 6) and the stator connections (FIG. 7). Thus, with only a single joining movement, the entire motor-internal wiring, possibly with simultaneous RFI, etc. completed. The resilient clamp connections fully meet the requirements for reliability and durability of the contact.
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