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Gleichstromkleinstmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen schmalen,
flachen elektrischen Gleichstromkleinstmotor mit einem Gehäuse aus nicht magnetisierbarem
Material, einem Permanentmagneten mit angesetzten magnetisierbaren Polstücken und
einem zwischen diesen umlaufenden axial zum Permanentmagneten liegenden Rotor, wobei
dem Kommutator ein Paar Bürsten zugeordnet sind, deren Achse in der Ebene der Polachse
der Polstücke liegt und parallel zu dieser ver-läuft.
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Ferner gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Motors an.
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Bei einem derartigen bekannten Motor wird der Rotor lediglich von
Weicheisenpolschuhen teilweise umgeben. Ein Gehäuse fehlt vollständig. Die Polschuhe
sind außerhalb d#s Rotors an Dauermagneten angeordnet. Die bekannte Maschine ist
verhältnismäßig lang ausgeführt; die Montage- bzw. Stapelmöglichkeiten ist ungünstig.
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Fern-er ist ein Kleinmotor bekannt, bei welchem die Polstücke in besonders
vorgesehenen Gehäuseausnehmungen in üblicher Weise befestigt werden. Hierin liegt
ein erheblicher Aufwand, der die Herstellung verteuert und hinsichtlich der Abmessungen
gewisse Mindestgrenzen schafft.
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Weiterhin ist eine elektrische Kleinstmaschine mit einem permanenten
Ringmagneten bekannt, an dessen Seitenumfang schalenfönnige Polschuhe anliegen,
die von einem Mantel bzw. Gehäuse aus Leichtmaterial umgeben sind. Dabei wird der
Mantel um das Magnetsystem herumgegossen bzw. gespritzt, um die beim Erkalten auftretenden
Schrumpfkräfte zur Festlegung der Polschuhe auszunutzen. Diese Ausführungsforin
ist an eine zylindrische Ausführung der Maschine gebunden, welche eine Mindeststärke
der Seitenwand nicht unterschreiten kann, und ergibt ungünstige Verhältnisse hinsichtlich
der Stapelfähigkeit. Bei dieser bekannten Ausführung müssen die Bürsten auf einer
Kommutatorscheibe mit einem beträchtlich größeren Radius bezüglich der Motorachse
laufen als bei der im folgenden offenbarten erfindungsgemäßen Ausführung.
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Zwar ist auch ein Motor mit einem rechteckig geformten Gehäuse bekannt,
der aber nicht unter Einhaltung kleinster Abmessungen mit Rücksicht auf die Stapelfähigkeit
ausgeführt ist, weil die Bürstenachsen zu den Polstücken versetzt sind. Zudem ist
es fraglich, ob die in diesem Zusammenhang gezeigten stromführenden Bügel für einen
längeren Betrieb geeignet sind, um zuverlässig den erforderlichen Kontaktdruck aufrechtzuerhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stapelfähigen Gleichstromkleinstmotor
geringer Breite zu schaffen, ohne die Betriebseigenschaften des Motors, der dabei
leicht herstellbar sein soll, zu beeinträchtigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das die Polstücke
umgebende Gehäuse so mit diesen verbunden ist, daß es mit ihnen ein Ganzes bildet,
und daß mehrere Fixierbohrungen vorgesehen sind, die sich sowohl durch das Gehäuse
als auch durch die Polstücke erstrecken und mit deren Hilfe alle darauffolgenden
Bearbeitungsvorgänge bei der Herstellung des Motors eingestellt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsforin der Erfindung werden die
Fixierbohrungen gleichzeitig mit der Formung des Gehäusematerials um die Polstücke
hergestellt.
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Gemäß der Erfindung besteht ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung
solcher kleiner Motoren darin, daß ein vorgeforinter Rohling aus magnetisierbarem.
Material mit mehreren hindurchgehenden Löchern hergestellt wird und daß eine Masse
aus nicht magnetisierbarem Material in fließfähigem Zustand vollständig um das magnetisierbare
Material herumgeformt wird, um dieses einzukapseln, wobei die Löcher auch vollständig
das nicht magnetisierbare Material durchsetzen, worauf diese Löcher als Fixierlöcher
verwendet werden, von denen aus die übrigen Bearbeitungsvorgänge
zur
Fertigstellung des Motorgehäuses ausgeführt werden.
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Die Erfindung wird an Hand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt Fig.
1 eine Ansicht im Schnitt von einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2
eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.,
Fig. 3 eine
Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3
der Fig. 1,
- Fig. 4 eine
der Fig. 1 ähnliche Schriittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Motors, , Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des erfindungsgemäßen
Motors, welche zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Polschuhe dient,
Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, welcher jedoch ein anderes
Verfahren zur Herstellung der Polschuhe zugrunde liegt, Fig. 7 eine perspektivische
Ansicht eines beim Motor nach der Erfindung verwendeten Bürstenaggregats, Fig.
8 eine Stirnansicht eines für den in Fig. 1 dargestellten Motor verwendeten
Polschuhes, Fig. 9 eine Schnittansicht eines Gehäuses eines Polschuhes zur
Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 10 eine Stirnansicht
mehrerer erfindungsgemäßer Motoren, welche zeigt, wie diese in einem Anwendungsfall
angeordnet werden können, der mehrere Motore übereinandergestapelt erfordert.
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Der erfindungsgemäße Motor ist außerordentlich klein und hat gemäß
einer hergestellten Ausführungsform beispielsweise Außenabmessungen mit einer Höhe
von etwa 11,1 mm, einer Breite von etwa 22,2 mm und einer Länge von
etwa 47,6 mm. Der in Fig. 1 dargestellte Motor weist ein allgemein mit 2
bezeichnetes Statorgehäuse und einen allgemein mit 3
bezeichneten Rotor auf.
Der Stator 2 kann aus einem einzigen Stück eines nicht magnetisierbaren Materials,
beispielsweise aus Aluminium, hergestellt werden, in dem die Polschuhe 4 eingebettet
sind. Die Polschuhe sind mit einer Reihe von Fixierbohrungen 5
versehen, welche
zur Halterung während der Bohr-, Räum- und anderen Arbeiten bei der Herstellung
des Motors dienen. Mittig innerhalb der Polschuhe 4 ist eine Kammer 6 zur
Aufnahme des Rotors 3 vorgesehen. Ein Dauermagnet 8 ist frei, jedoch
mit enger Passung in der Kammer 6 angeordnet und hat Spiel mit der Rotorwelle
10.
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Der Magnet 8 hat eine zylindrische Form (Fig. 2) und weist
eine ausgesparte Stufe 12 auf, welche mit einer von einer Endkappe 16 abstehenden
Nase 1.4 zusammenwirkt, um eine Drehung des Magneten 8
zu verhindern. Ferner
ist der Kammerteil um den Dauermagneten herum so bemessen (beispielsweise etwa
0,1 mm im Durchmesser größer als der Teil der Bohrung hinter dein Magneten,
in der Zeichnung nicht gezeigt), daß der Magnet daran gehindert wird, sich nach
innen zu bewegen. Der Dauermagnet 8
umgibt die Rotorwelle 10 daher
so, daß diese einen Teil des magnetischen Kreises bildet, der außerdem den Anker
3, die Polschuhe 4 und den Magneten 8
umfaßt. Die Bohrungen
5 sind so angeordnet, daß sie sich nicht im Weg des stärksten Flusses des
erwähnten magnetischen Kreises befinden. Das ist dadurch erreicht, daß die auf der
linken Seite des Motors nach Fig. 1 angebrachten Bohrungen 5 nicht
mit dem rechten Ende des Magneten 8 flüchten, an welchem die stärkste Polflußkonzentration
auftritt.
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Die Rotorwelle 10 ist in Lagern 18 und 20 gelagert.
Das Lager 18 wird auf seiner einen Seite durch die Endkappe 16 und
auf seiner anderen Seite durch Sprengringe und Beilegescheiben gehalten. Die Kappe
16 ist in geeigneter Weise, beispielsweise durch Schrauben 22, am Stator
2 befestigt. Das Lager 20 wird auf seiner einen Seite durch den Teil 24 des Statorgehäuses
2 und auf der anderen durch den Anker und Beilegescheiben in seiner Lage gehalten.
Der Stator 2 hat im wesentlichen eine quaderförmige Gestalt und weist ein offenes
Ende, das durch die Endkappe 16 abgeschlossen ist, und ein »geschlossenes«
Ende, an welchem zwei Bürsten 30 angeord net sind, auf.
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Um die außerordentlich geringe Dicke des Motors zu erhalten, sind
die Bürsten in Richtung der Polschuhe und parallel zu diesen angeordnet. Die Bürsten
können in vorteilhafter Weise, wie in Fig. 7
gezeigt, hergestellt werden.
Das Bürstenaggregat30 besteht aus einer Bürste 34 aus Kohle oder einem anderen leitenden
Material, an das eine Feder 32,
die als Leiter wirkt, angelötet ist. Das andere
Ende der Feder ragt durch eine Öffnung 40 in einem Bürstenhalter 36, auf
dem eine Klemme 38 angeordnet ist, hindurch. Die Bohrung 40 erstreckt sich
durch die Klemme 38, so daß das Ende der Feder 32, durch den Bürstenhalter
36 und durch die Klemme 38, mit welcher sie verlötet ist, hindurchgreift.
Die Bürsten arbeiten, wir- in Fig. 3 gezeig mit einem Kommutator 42 üblicher
Art zusammen.
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Für die Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Motors können
verschiedene Formen von Polschuhen verwendet werden. Wie in Fig. 5 gezeigt,
können zwei gleichartige Stäbe 50 aus magnetisierbarem Material verwendet
werden, die in einem Statorgehäuse 52, das mit gestrichelten Linien angedeutet
und an seinem einen Ende geschlossen ist, befestigt oder in dieses Statorgehäuse
eingegossen werden. Hierauf kann eine mit gestrichelten Linien gezeichnete Bohrung
54 durch dieses Polschuh-Stator-Aggregat gebohrt werden. Bei einer anderen Ausführungsform
gemäß Fig. 6 kann ein H-förTniger vorgepreßter Polschuh 60 benutzt
werden, der ebenfalls in ein Statorgehäuse 62 (mit gestrichelten Linien dargestellt),
das an seinem einen Ende geschlossen ist, eingebettet wird, worauf eine mit gestrichelten
Linien gezeichnete Bohrung 64 durch den Polschuh 60 gebohrt und der Mittelteil
66 entfernt wird.
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Bei der bevorzugten Art und Weise zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Motors wird (Fig. 8, 9)
zuerst ein im wesentlichen rechteckiges Stück
70 aus flachem Stangenmaterial verwendet, das aus ferromagnetischem Material
gepreßt oder in anderer Weise geformt ist. Der Polschuh kann auch aus Sinterinetall
auf die gleiche Form gebracht werden. Der Teil 70 kann für einen nachstehend
näher erläuterten Zweck mit einer Reihe von Einkerbungen 72 versehen werden.
In das Stangenmaterial 70 wird eine Reihe von Löchern 74 gebohrt, die als
Feststellmitte zur Durchführung aller übrigen Arbeiten während des Zusammenbaus
und der Herstellung des Motors dienen. Nachdem der Rohling 70 vom Stangenmaterial
abgetrennt und die Fixierbohrungen 74 gebohrt worden sind, kann der Rohling
70 mit einer Metallauflage versehen werden, die beispielsweise
aus
Kupfer, Zink, Kadmium oder einem anderen geeigneten Metall bestehen kann, das eine
feste Bindung zwischen dem ferromagnetischen Material und dem Nichteisenmaterial
des Statorgehäuses ergibt. Der Rohling kann, wie in Fig. 8 gezeigt, mit Einkerbungen
72 versehen werden, um eine sicherere Verbindung mit dem Gehäuse zu erzielen.
Der auf diese Weise fertiggestellte und in Fig. 8 gezeigte Rohling
70 wird dann in eine geeignete Form gebracht und ein Statorgehäuse
76 um ihn herumgegossen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Dieses Statorgehäuse
76 wird dann zur Bildung des Statorrahmens 2 verwendet. Während des Spritzgußvorgangs
für dieses Gehäuse werden die Bohrunaen 74 zur Aufnahme von Haltebolzen für die
Spritzgußform verwendet, so daß sie nicht mit Spritzgußmaterial gefüllt werden.
Für jeden nachfolgenden Bearbeitungsvorgang dienen diese Bohrungen 74 zur Halterung
bei den verschiedenen Bearbeitungsvorgängen.
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Die in Fig. 1 erkennbare Kammer 6 erhält man aus dem
Spritzgußgebilde dadurch, daß, gesehen in Fig. 1, von der linken Seite aus
gebohrt wird, wobei eine kleine öffnung durch das Gehäuse 2 bei 80
hergestellt
wird, um die Rotorwelle 10 hindurchzuführen. Der Sitz für das Lager 20 und
die Kammer 6
können dann durch Ausbohren in ähnlicher Weise gebildet werden,
wobei die Fixierbohrungen 5
(s. Fig. 1) zur Feststellung dienen.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors,
bei welcher ein etwa hufeisenförmiger Magnet 108 statt eines zylindrischen
Magnets verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Magnet 108 am
Polschuh 104 durch eine Kappe 116 gehalten, die in geeigneter Weise am Stator
102 befestigt ist. Der Rotor 103 ist in Lagern 118 und 120 gelagert,
wobei das Lager 118
durch ein Abstandsstück 114 und das Lager 120 durch den
Teil 124 des Stators 102 in seiner Lage gehalten wird. Ähnlich wie bei der in Fig.
1 dargestellten Ausführungsform sind Bürsten 130 zur Auf-
lage
auf einem Kommutator 142 vorgesehen.
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Für die erfindungsgemäßen Kleinstmotoren bestehen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten.
Bei einer solchen Anwendungsform wird eine Anzahl solcher Motore übereinander zum
Antrieb einer Reihe von Zählern angeordnet. Bei dieser Anwendungsfonn wurde festgestellt,
daß infolge der geringen Dicke der Motoren und der eng benachbarten Anordnung ihrer
Magnetfelder, der eine Motor das Bestreben hat, den ihm bei einer solchen gedrängten
Anordnung benachbarten Motor zu entmagnetisieren. Fig. 10 zeigt ein Verfahren
zur Anordnung der erfindungsgemäßen Motoren in einem Stapel. Die Motoren können
miteinander mit Hilfe der vier Haltebohrungen 5, wie in Fig. 1 gezeigt,
verschraubt werden, wobei die Motoren 200, 202, 204 und 206 zusammen an irgendeinem
anderen Geräteteil angebaut werden können. Wie in Fig. 10 gezeigt, erstrecken
sich die Abtriebswellen 208, 210, 212 und 214 alle in der gleichen Richtung,
und die Motoreinheiten werden so angeordnet, daß die Nord- und Südpole jeweils zueinander
liegen. Bei einer solchen Anordnung sind die Drehzahlen der verschiedenen Motore
annähernd gleich, da die magnetische Streuung zwisehen ihnen etwa die gleiche ist.
Wenn die Motoren so aneinandergebaut werden, daß die Polarität bei der in Fig.
10 gezeigten gestapelten Anordnung zwischen Nord- und Südpol wechselt, so
würde eine übermäßige Streuung zwischen den beiden inneren Motoren 202 und 204 auftreten,
so daß die beiden inneren Motoren 202 und 204 etwas schneller laufen würden als
die beiden äußeren Motoren 200 und 206.
Wenn jedoch die Motoren in der in
Fig. 10 gezeigten Weise gestapelt werden, tritt eine Streuung nur zwischen
den Motoren 200 und 202 einerseits und zwischen den Motoren 204 und 206 andererseits
auf, hingegen nur eine geringe Streuung zwischen den Motoren 202 und 204, so daß
die Motoren ün wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit laufen.
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Durch die Erfindung wird ein dünner Gleichstrom-Dauermagnetmotor von
Miniaturgröße, jedoch von hoher Leistung geschaffen. Bei dem erfindungsgemäßen Motor
sind die Bürsten in der Ebene der Polschuhe oder zu diesen parallel neben dem geschlossenen
Ende der Einheit angeordnet.