DE10019260A1 - Kommutatormotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor (1), insbesondere für ein Haushaltsgerät, wie einen Staubsauger oder eine Küchenmaschine, mit einer Motorwelle (2) und einem Kommutator (5), der mit Kommutatorkohlen (9) zusammenwirkt, einem Rotor (3), einem Stator (4) sowie einem Motorgehäuse (7), wobei das Motorgehäuse (7) von Kühlluft durchströmbar ist. Um einen Kommutatormotor der in Rede stehenden Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass die vom Motor (1) selbst erzeugte Kühlluft nur innerhalb des Motorgehäuses (7), das gegenüberliegende Ein- und Auslässe (11, 12) aufweist, strömt und dass das Motorgehäuse (7) die Kommutatorkohlen (9) vollständig umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor, insbeson­ dere für ein Haushaltsgerät, wie einen Staubsauger oder eine Küchenmaschine, mit einer Motorwelle und einem Kommutator, der mit Kommutatorkohlen zusammenwirkt, einem Rotor, einem Stator sowie einem Motorgehäuse, wobei das Motorgehäuse von Kühlluft durchströmbar ist.

Kommutatormotoren der in Rede stehenden Art sind in ver­ schiedenen Ausführungsformen bekannt. Diese weisen ein Motorgehäuse auf, welches den Kommutatormotor mitsamt seiner Motorwelle, dem Kommutator, den Rotor und den Stator umschließt. Die mit dem Kommutator zusammenwir­ kenden Kommutatorkohlen durchtreten das Motorgehäuse in Höhe des Kommutators.

Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Tech­ nik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Kommutatormotor der in Rede stehen­ den Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden.

Diese Problematik ist zunächst und im wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass die vom Motor selbst erzeug­ te Kühlluft nur innerhalb des Motorgehäuses, das gegen­ überliegende Ein- und Auslässe aufweist, strömt und dass das Motorgehäuse die Kommutatorkohlen vollständig umschließt. Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Kommu­ tatormotor angegeben, dessen Rotor, Stator, Kommutator und Kommutatorkohlen in vorteilhafter Weise vollständig von dem selbst erzeugten Kühlluftstrom umströmt wer­ den. Bis auf die gegenüberliegende Ein- und Auslässe in dem Motorgehäuse ist der Kommutatormotor zufolge dieser Ausgestaltung vollständig gekapselt. Demzufolge ist der Kühlluftauslaß konzentriert an der, dem Luftein­ laß gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses ausge­ formt. Hieraus resultiert zunächst eine kompakte Bau­ form des Kommutatormotors, welcher aufgrund der Kapselung einlaß- und auslaßseitig lediglich an Luftka­ näle oder dergleichen angeschlossen werden muß. Es bedarf keiner weiteren Abdichtung im Bereich der Luftka­ näle. Dies hat weiter zur Folge, dass durch den Kühl­ luftstrom ausgeblasener Kohlenstaub von den Kommutator­ kohlen nur durch die Auslaßöffnung des Motorgehäuses abgeleitet werden. Im Stand der Technik hingegen wird der Kohlenstaub undefiniert aus einer Vielzahl von Motorgehäuseöffnungen ausgeblasen, so dass es erforder­ lich ist, den Gebläsemotor bzw. Kommutatormotor derart in dem Gerät durch weitere Maßnahmen und/oder Teile einzukapseln, dass die gesamte, mit Kohlenstaub versetz­ te Abluft in einen Abluftkanal geleitet wird. Geräte­ seitig ist daher ein erheblicher Dichtungs- und Kapselungsaufwand mit relativ vielen Kunststoff- und Dichtungsteilen erforderlich. Durch die erfindungs­ gemäße komplette Umkapselung des Kommutatormotors mit seinen Kommutatorkohlen kann auf einfachste Weise eine Ausfilterung des Kohlenstaubes erfolgen, wozu vorge­ schlagen wird, dass der Luftauslaß des Motorgehäuses einen angeflanschten Partikelfilter aufweist. Zufolge dessen ist ein Kommutatormotor, bspw. ein Gebläsemotor geschaffen, welcher durch einen minimalen Teileaufwand sehr kostengünstig herstellbar ist und wobei ein Abluft­ filter in Form eines Partikelfilters durch Direktanflan­ schen nahezu integriert ist. Erfindungsgemäß wird auf das bspw. überwiegend zylinderförmige Motorgehäuse luftauslaßseitig der Partikelfilter angeflanscht, wobei die Dichtfunktion zwischen Partikelfilter und Anschluß­ fläche des Motorgehäuses durch geringe Materialmen­ gen an Dichtmaterial und durch Ausbildung einer planen Auflagefläche in einfachster Weise gelöst wird. Der mit dem angeflanschten Partikelfilter versehene Kommutatormotor wird als eigenständige Bauteilgruppe in das Gerät eingesetzt. Eine weitere umständliche Abdich­ tung auf der Abluftseite, d. h. hinter dem Partikelfil­ ter ist nicht zwingend notwendig. Durch die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung ist ein Kommutatormotor bzw. Geblä­ semotor angegeben, welcher selbst durch Anflanschen des Partikelfilters allergikergeeignet ist. Dieser zeich­ net sich durch ein extrem hohes Staubrückhaltevermögen aus. Der ohnehin erforderliche Partikelfilter wird mit relativ geringem Aufwand direkt am Motor befestigt. Es entfallen damit praktisch alle geräteseitigen Teile zur Abdichtung, Befestigung, Luftführung usw. Der Motor kann losgelöst von Dichtungsproblemen in einfachster Weise in das Gerät eingelegt werden, was ein hohes Rationalisierungspotential darstellt. Zudem wird durch Teilewegfall gegenüber dem bekannten Stand der Technik Gewicht eingespart. Die komplette Luftführung wirkt sich aufgrund der kompletten Kapselung des Motors und der Kommutatorkohlen durch das Motorgehäuse und dem angeflanschten Partikelfilter positiv bei der Geräusch­ minderung aus. Darüber hinaus bieten sich Möglichkei­ ten der Geräuschverringerung durch Maßnahmen in dem Motorgehäuse, bspw. durch Einlegen eines Schalldämmate­ rials. Desweiteren erweist sich bei einer Ausgestal­ tung mit axial gegenüberliegenden Ein- und Auslässen die Kühlung des abluftseitigen Wellenlagers als vorteil­ haft, da dieses komplett von der Kühlluft umströmt wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erfordert die komplette Integration der Kommutatorkohlen in dem Motor­ gehäuse, wozu entsprechend kurze Kommutatorkohlen mit weiter bevorzugt geringem Kohleabrieb vorgesehen sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsge­ genstandes ist vorgesehen, dass an dem Luftauslaß Führungsschienen ausgebildet sind, in welchen der Partikel­ filter auswechselbar gehaltert ist. Zufolge dieser Ausgestaltung ist der Partikelfilter vom Benutzer des Haushaltsgerätes auswechselbar ausgebildet. Als Befe­ stigungen können hierbei in einfachster Weise Bajonett­ verschlüsse, Verrastungen oder ein Schienensystem die­ nen. Zudem wird vorgeschlagen, dass Kabeldurchführun­ gen, insbesondere für die Kommutatorkohlen, gegenüber dem Motorgehäuse gesondert abgedichtet sind. Hierzu können in bekannter Weise Gummidichtringe oder einge­ preßte Stromführungen vorgesehen sein, so dass durch die Kabeldurchführungsöffnung keine, durch das Motorge­ häuse strömende Kühlluft unkontrolliert nach außen treten kann. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auslaßrichtung gegenüber einer Längsachse des Motorgehäuses in einem spitzen Winkel verläuft, so bspw. in einem Winkel von 45°. Weiter besteht die Möglichkeit, dass die Auslaßrichtung gegen­ über einer Längsachse des Motorgehäuses in einem rech­ ten Winkel verläuft. In einer vorteilhaften Weiterbil­ dung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass in dem Motorgehäuse eine Leiterplatte aufgenommen ist. Zufolge dessen ist auch die, ggf. für eine Motorsteue­ rung verantwortliche Elektronik gleichfalls durch das Motorgehäuse umkapselt und in direkter Nähe zum Motor angeordnet. Diesbezüglich erweist es sich als vorteil­ haft, dass auf der Leiterplatte Elektro-/Elektronikbau­ teile und die Kohlehalter für die Kommutatorkohlen angeordnet sind. Durch die Anordnung der Kohlehalter an der Leiterplatte ist ein direkter Elektroanschluss der Kommutatorkohlen mit der Steuerungselektronik auf der Leiterplatte ermöglicht. Etwaige nach außen geführten Stromversorgungs-/Steuerungsleitungen für die Leiter­ platte werden beispielsweise mittels Dichtringen oder dergleichen abgedichtet. Auch hier ist alternativ denkbar, eingepresste Stromführungen vorzusehen. Als beson­ ders vorteilhaft erweist sich die Integration einer Leiterplatte in dem Motorgehäuse dahingehend, dass die Motorwelle in einem Kugellager gelagert ist und dass das Kugellager an der Leiterplatte gehaltert ist. Zufol­ ge dessen dient die Leiterplatte zugleich als Brücke zur Lagerung der Motorwelle in dem Motorgehäuse, wozu die Leiterplatte an dem Motorgehäuse gehaltert ist. Die Leiterplatte kann querschnittsausfüllend in dem Motorge­ häuse angeordnet sein, wobei die Leiterplatte Durchbrü­ che zur Luftdurchführung aufweist. Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Leiterplatte stegartig auszubilden derart, dass im Grundriss zwischen der Leiterplatte und der Innenwandung des Motorgehäuses Luftdurchlassberei­ che verbleiben. Es wird eine Anordnung bevorzugt, bei welcher die Motorwelle die Leiterplatte durchsetzt und das Kugellager an der, den Kohlehaltern abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Das Kugellager kann als eigenständige Baugruppe direkt auf der Leiter­ platte befestigt sein. Die unterseitig an der Leiter­ platte befestigten Kohlehalter für die Kommutatorkohlen sind direkt über Leiterbahnen mit der Leiterplatte verbunden, wobei die auf der Leiterplatte angeordneten Elektro-/ Elektronikbauteile beispielsweise einem Bloc­ kierschutz oder einen Entstörschutz ausbilden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich mehrere Ausführungsbeispie­ le darstellt, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kommutatormotor mit angeflanschtem Partikelfilter in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 den Kommutatormotor gemäß Fig. 1 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kommutatormotors, eine zweite Ausführungsform betreffend;

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kommu­ tatormotors in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, eine weitere Ausführungsform betreffend.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Fig. 1 ein Kommutatormotor 1, welcher im wesentlichen besteht aus einer Motorwelle 2, einem auf letzterer drehfest angeordneten Rotor 3 und einem Stator 4, sowie einem Kommutator 5.

Die Motorwelle 2 ist beidseitig in ihren Endbereichen in Kugellagern 6 gelagert, welche Kugellager 6 über nicht dargestellte Brücken oder dergleichen innenseitig an einem, die vorgenannten Kommutatormotorteile kapseln­ den Motorgehäuse 7 befestigt sind.

Das dem Kommutator 5 abgewandte Ende der Welle 2 trägt zur Ausbildung einer Motor-Gebläse-Einheit ein Gebläse­ rad 8.

Das Motorgehäuse 7 ist im wesentlichen als ein beidsei­ tig endseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet, zur vollständigen Umkapselung von Motorwelle 2 mit dem von diesem getragenen Gebläserad 8, Rotor 3 und Stator 4, sowie den Kugellagern 6 und darüber hinaus auch von mit dem Kommutator 5 zusammenwirkenden Kommutatorkohlen 9 tragenden Kohlenhalterungen 10. Dieses im wesentli­ chen die Motorteile vollständig umschließende Motorge­ häuse 7 weist lediglich gegenüberliegende Ein- und Auslässe 11, 12 auf, welche in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 in axialer Aus­ richtung gegenüberliegend angeordnet sind. Der Einlaß 11 ist hierbei bodenseitig des Motorgehäuses 7 zentral dem Gebläserad 8 zugeordnet. Der diesem Einlaß 11 axial gegenüberliegende, deckelseitige Auslaß 12 ist gleichfalls zentral ausgebildet, wobei dieser Auslaß 12 zur Bildung einer Aufstandsfläche mit Stegen 13 durch­ setzt sein kann.

An dem Luftauslaß 12 ist motorgehäuseaußenseitig ein, in einem Filtergehäuse 14 angeordneter Partikelfilter 15 zugeordnet, welcher Partikelfilter 15 die Luftauslaß­ öffnungen 12 vollständig überdeckt.

Das Filtergehäuse 14 ist zum Motorgehäuse 7 gewandt offen ausgebildet. Die dem Motorgehäuse 7 abgewandte Oberfläche des Filtergehäuses 14 ist mit einer, mit Stegen 16 durchsetzten Filterauslaßöffnung 16 versehen.

Um ein Auswechseln des Partikelfilters 15 zu ermögli­ chen, kann das Filtergehäuse 14 öffenbar ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch, dass das angeflanschte Filtergehäuse 14 mittels motorgehäuseseitigen Führungs­ schienen 17 an dem Motorgehäuse 7 gefesselt wird, wobei weiter zur Abdichtung zwischen Motorgehäuse 7 und Fil­ tergehäuse 14 im Bereich der von den Führungsschienen 17 überfangenen Filtergehäusefüßen 18 eine Dichtung 19 zwischengelegt ist.

Die komplett integrierten Kommutatorkohlen 9 sind als Kurzkohlen mit geringem Kohleabrieb ausgebildet, was eine kurze Kohlenhalterungskonstruktion ermöglicht.

Die Durchführung der Stromversorgungsleitungen 20 der Kommutatorkohlen 9 durch das Motorgehäuse 7 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Dichtringe 21, wobei alternativ auch eingepresste Stromführungen vorge­ sehen sein können. Zufolge dessen sind auch diese notwendigen weiteren Motorgehäuseöffnungen druckdicht verschlossen.

Durch die zuvor beschriebene erfindungsgemäße vollstän­ dige Kapselung der Motorteile strömt die von dem Motor selbst erzeugte Kühlluft nur innerhalb des Motorgehäu­ ses 7 und wird gezielt durch den Partikelfilter 15 geleitet. Zum einen führt diese vollständige Kapselung zu einer verbesserten Kühlung des Motors und der Kugel­ lager 6, insbesondere des abluftseitigen Kugellagers 6. Darüber hinaus wird in vorteilhafter Weise abgerie­ bener Kohlenstaub direkt am Luftauslaß 12 des Motorge­ häuses 7 durch den Partikelfilter 15 abgeschieden.

Zufolge dieser Ausgestaltung entfallen praktisch alle geräteseitigen Teile zur Abdichtung, Befestigung und Luftführung. Der Kommutatormotor 1 kann losgelöst von Dichtungsproblemen einfach in das Haushaltsgerät, wie einen Staubsauger oder eine Küchenmaschine, eingelegt werden, was ein hohes Rationalisierungspotential dar­ stellt. Die komplette Luftführung durch das Motorgehäu­ se 7 und den aufgesetzten Partikelfilter 15 wirkt sich positiv bei der Geräuschminderung aus. Durch weitere Maßnahmen in dem Motorgehäuse, bspw. durch Einlegen von Schalldämmmaterial, können Geräusche weiter vermindert werden. Weiter ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kommutatormotor 1 selbst durch das Anflan­ schen des Partikelfilters 15 allergikergeeignet, da ein extrem hohes Staubrückhaltevermögen ermöglicht ist.

Wie aus den weiteren Ausführungsbeispielen in den Fig. 3 und 4 zu erkennen, können die Ein- und Auslässe 11, 12 des Motorgehäuses 7 nicht nur, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, axial gegenüberliegend angeordnet sein. So ist gemäß Fig. 3 auch eine Ausge­ staltung denkbar, bei welcher die Auslaßrichtung gegen­ über der Längsachse x-x des Motorgehäuses 7 in einem spitzen Winkel von bspw. 45° verläuft. Darüber hinaus ist gemäß Fig. 4 auch eine rechtwinklige Anordnung von Ein- und Auslaß 11, 12 denkbar, wobei jeweils dem Aus­ laß 12 zugeordnet ein angeflanschter Partikelfilter 15 vorgesehen ist.

In der Fig. 5 ist in einer weiteren Ausführungsform in dem Motorgehäuse 7 eine Leiterplatte 22 angeordnet, welche an der Innenwand des Motorgehäuses 7 unterhalb der Auslassöffnung 12 befestigt ist. Unterhalb der Leiterplatte 22, d. h. dem Motorgehäuseinneren zuge­ wandt, sind an dieser, die Kommutatorkohlen 9 aufnehmen­ den Kohlehalter 10 angeordnet.

Bevorzugt sind die Kohlehalter 10 direkt unterseitig der Leiterplatte 22 angelötet, wonach die aufgenommenen Kommutatorkohlen 9 über nicht dargestellte Leiterbahnen direkt mit den auf der Leiterplatte 22 angeordneten elektrischen/elektronischen Bauteilen 23 verbunden sind. Diese Bauteile stellen beispielsweise einen Bloc­ kierschutz und/oder einen Entstörschutz dar.

Die Leiterplatte 22 ist von dem, den Gebläserad 8 abge­ wandten Ende der Motorwelle 2 durchsetzt, welche letztere in diesem Bereich zudem gelagert ist. Hierzu ist auf der Leiterplatte 11, auf der, den Kohlehaltern 10 abge­ wandten Seite, ein Kugellager angeordnet. Letzteres ist direkt auf der Leiterplatte 22 befestigt, wozu alterna­ tiv zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch eine Halterungskalotte zur lagernden Aufnahme des Motorwel­ lenendes vorgesehen sein kann.

Zufolge dieser Ausgestaltung wird die Leiterplatte 22 zugleich als Brücke zur Halterung des luftauslassseiti­ gen Kugellagers 6 in dem Motorgehäuse 7 genutzt.

Um eine Luftdurchführung innerhalb des sowohl die Motor­ teile als auch die Leiterplatte 22 kapselnden Motorge­ häuses 7 zu gewährleisten, ist die Leiterplatte 22 mit Durchbrüchen 24 versehen.

Die Durchführung etwaiger Stromversorgungs-/Steuerungs­ leitungen der Leiterplatte 22 durch das Motorgehäuse 7 erfolgt wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spielen durch Dichtringe, wobei auch hier alternativ eingepresste Stromführungen vorgesehen sein können.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe­ sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hier­ mit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefüg­ ten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merk­ male dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmel­ dung mit aufzunehmen.

Claims (10)

1. Kommutatormotor (1), insbesondere für ein Haushalts­ gerät, wie einen Staubsauger oder eine Küchenmaschine, mit einer Motorwelle (2) und einem Kommutator (5), der mit Kommutatorkohlen (9) zusammenwirkt, einem Rotor (3), einem Stator (4) sowie einem Motorgehäuse (7), wobei das Motorgehäuse (7) von Kühlluft durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Motor (1) selbst erzeugte Kühlluft nur innerhalb des Motorgehäu­ ses (7), das gegenüberliegende Ein- und Auslässe (11, 12) aufweist, strömt und dass das Motorgehäuse (7) die Kommutatorkohlen (9) vollständig umschließt.

2. Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslaß (12) des Motorgehäuses (7) einen angeflanschten Parti­ kelfilter (15) aufweist.

3. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftauslaß (12) Führungs­ schienen (17) ausgebildet sind, in welchen der Partikel­ filter (15) auswechselbar gehaltert ist.

4. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass Kabeldurchführungen, insbesondere für die Kommutatorkohlen (9), gegenüber dem Motorgehäu­ se (7) gesondert abgedichtet sind.

5. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßrichtung gegenüber einer Längsachse (x-x) des Motorgehäuses (7) in einem spitzen Winkel verläuft.

6. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßrichtung gegenüber einer Längsachse (x-x) des Motorgehäuses (7) in einem rechten Winkel verläuft.

7. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Motorgehäuse (7) eine Lei­ terplatte (22) aufgenommen ist.

8. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (22) Elek­ tro-/Elektronikbauteile (23) und die Kohlehalter (10) für die Kommutatorkohlen (9) angeordnet sind.

9. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (2) in einem Kugel­ lager (6) gelagert ist und dass das Kugellager (6) an der Leiterplatte (22) gehaltert ist.

10. Kommutatormotor nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (22) Durchbrüche (24) zur Luftdurchführung aufweist.