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Kontakteinrichtung für elektrische Impulskleinstmotoren, Die Erfindung
bezieht sich auf eine Kontakteinrichtung für elektrische Impulskleinstmotoren, insbesondere
Schwingmotoren. Solche Motoren weisen üblicherweise eine einseitig eingespannte
Kontaktfeder auf, die zur Impulsgabe für den Motor in regelmäßigen durch die Dreh-
bzw. Schwingungszahl des Motorankers gegebenen Zeitabständen kurzzeitig mit einem
beweglichen Gegenkontakt in leitende Berührung kommt und von diesem elastisch verformt,
d. h. abgebogen wird. Der bewegliche Gegenkontakt ist in der Regel
ein mit dem Motoranker verbundener Stift, die Kontaktfedern bestehen meist aus Nichteisen-
oder zwecks Verbesserung der Leitfähigkeit und des Strom:überganges aus Edelmetallen.
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Bekanntlich bereitet die Sicherung guter Kontaktverhältnisse große
Schwierigkeiten, und zwar sowohl hinsichtlich der Einstellung des Kontaktbeginns
als auch hinsichtlich der Beherrschung des Kontaktablaufes während der Bewegung.
Im Hinblick darauf, daß der Stromdurchgang um so besser ist, je höher der
Kontaktdruck ist, hat man den Kontaktdruck weitmöglich erhöht. Dieser Kontaktdruckerhöhung
sind aber gerade bei der Kleinheit der hier in Frage kommenden Aggregate bestimmte
Grenzen gesetzt, um nicht die Reibungskräfte und die Deformationskräfte über Gebühr
zu steigern. Vor allem aber ist die nahezu zwangläufige Folge des eben erwähnten
Vorgehens, daß die Federkontakte zu starr sind und infolgedessen dazu neigen, bei
den Berührungen mit dem beweglichen Gegenkontakt in Schwingungen zu geraten oder
zu vibrieren und damit den Impulsmotorkontakt mehrfach während der Stromübergangszeit
zu unterbrechen. Hieraus resultieren schlechter Stromübergang, Kontaktmetallerosionen
und erhöhter Stromverbrauch. Da die Impulskleinstmotoren üblicherweise von kleinen
Trockenbatterien gespeist werden, ergeben sich eine zu starke Beanspruchung der
Batterien und ein erheblicher geminderter Nutzeffekt.
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Es ist nicht neu, bei Impulsmotoren die Schwingungen der Kontaktfedern
mittels elastischer Fette oder beidseitig angeordneter Dämpfungsfedern zu unterdrücken.
Diese Anordnungen sind für den vorliegenden Zweck unbrauchbar. Das gilt auch für
das bei elektrischen Kontaktanordnungen bekannte Anbringen einer der Geräuschverminderung
dienenden Schicht aus dünnem -plastischem Material auf die bewegliche Kontaktfeder.
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Endlich hat man bei Impulskleinstmotoren Kontaktanordnungen vorgesehen,
die dem gleichen Zweck dienen wie die Erfindung und bei denen mit einer leitenden
Füllung und einer metallischen Kappe versehene Isolierstoffstäbe vorgesehen sind,
die entweder als unter der Wirkung von Spiralfedern dienende ortsfeste Kontakte
oder als mit dem Motoranker verbundene bewegliche Kontakte dienen.
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Beide Gestaltungen bieten erhebliche fabrikatorische Schwierigkeiten,
und sie ermöglichen es auch bei korrektester Herstellung und bei den geringen Abmessungen
nicht, Prellungen, Schwingungen und Kontaktunterbrechungen zu unterdrücken.
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Diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist das Ziel der Erfindung. Sie
geht von den bekannten Kontaktanordnungen für elektrische Impulskleinstmotoren aus,
die eine ortsfest einseitig eingespannte Kontaktfeder und einen beweglichen, in
regelmäßigen, durch die Dreh- bzw. Schwingungszahl des Motorankers bestimmten Abständen
mit der ortsfesten Kontaktfeder kurzzeitig, in Berührung kommenden starren Gegenkontakt
aufweisen, und bei denen eines der Kontaktglieder mit einer dieses bis kurz vor
seinem freien Ende bedeckenden Isolierschicht versehen ist, und sie besteht darin,
daß die einseitig eingespannte Kontaktfeder, als Blattfeder ausgebildet, beiderseitig
mit einer dünnen, nur über einen Bruchteil ihrer Länge bis kurz vor ihrem freien
Ende reichenden Schicht aus einem fest haftenden elastischen Isolierstoff versehen
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Kontaktanordnung werden also
als elastische Elemente die Kontaktfedern selbst benutzt, die ausreichend übereinstimmende
Federcharakteristik besitzen, also eine Reproduzierbarkeit der vorgegebenen Kontaktverhältnisse
sichern. Weiterhin gestattet es diese Anordnung, massearme Kontaktglieder in Gestalt
schwacher und kleiner Federn, z. B. mit den Abmessungen
0,04 ><
0,6 mm, zu verwenden, die schon von sich aus kaum zu Schwingungen und Prellungen
neigen.
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Diese werden übrigens durch die elastischen Isoherschichten weitgehend
aufgefangen. Hinzu kommt, daß die Isolierschichten serienmäßig mit größter Gleichmäßigkeit
aufgebracht werden können, und zwar besonders dann, wenn zur Isolierung mengenmäßig
genau zu dosierende Lacke dienen.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht es, auf einfachste Weise
auf längere und nicht genügend schwingungsfreie Kontaktfedern genau bemessene Dämpfungsglieder
aufzubringen. Auch hier ist das Aufbringen der als Dämpfungsglieder dienenden Isolierschicht
dann besonders einfach, wenn man mengenmäßig genau dosierbare Isolierlacke aufträgt.
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Die Anordnung der festen Isolierschicht hat zur Folge, daß ein Stromschluß
bei der ersten Berührung der Kontaktfeder mit dem beweglichen Gegenkontakt noch
nicht, sondern erst nach einer bestimmten Ausbiegung der Kontaktfeder erfolgt. Man
hat es in der Hand, durch entsprechende Bemessung des Abstandes der Isolierschicht
vom kontaktgebenden Ende den Ausbiegungswinkel bis zur Kontaktgabe so zu bestimmen,
daß Schwingungen oder Vibrationen der Kontaktfeder im wesentlichen abgeklungen sind.
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Bei serienmäßig herzustellenden Impulskleinstmotoren kann man durch
entsprechende vorhergehende Versuche die günstigste Bemessung der Isolierschicht
bestimmen und dann diese z. B. aus Isolierlack bestehende Schicht im entsprechenden
Ab-
stand starr aufbringen, z. B. einbrennen.
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Die auf der Kontaktfeder aufgebrachte Schicht hat bereits die Folge,
daß die beim Zusammentreffen der Kontakte hervorgerufenen Prellungen ausreichend
gedämpft werden. Um nun auch die etwa auftretenden Eigenschwingungen der Kontaktfeder
zu unterdrücken, sind nach einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung auf der
Kontaktfeder beiderseitig zusätzlich zur Isolierschicht zwischen -dieser und der
Einspannung ein oder mehrere festhaftende Dämpfungsglieder angebracht.
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Wie bereits erwähnt, bestehen vorzugsweise sowohl die Isolierschicht
als auch die Dämpfungsglieder aus einem Isolierlack. Hierbei werden zweckmäßig die
stärkeren Beanspruchungen ausgesetzte Isolierschicht durch einen eingebrannten Isolierlack
und das bzw. die Dämpfungsglieder durch einen ballig aufgebrachten, lufttrocknenden
Isolierlack gebildet.
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Die Erfindung ist an sich im Zusammenhang mit der Kontaktgabe bei
Schwingankermotoren entwickelt worden. Sie ist jedoch auch bei sich gleichsinnig
drehenden Elektromotoren mit den gleichen Vorteilen verwendbar. Hierbei ist es natürlich
notwendig, die bei Schwingankermotoren vorgesehene, mit der Motorwelle verbundene
Rückholfeder fortzulassen und eine Reihe nacheinander wirksam werdender Magnetfelder,
z. B. sechs verschiedene Magnetfelder mit Hilfe von drei Spulen, vorzusehen, die
ein gleichmäßiges fortlaufendes Weiterdrehen des Motorankers bewirken. Die Praxis
hat gezeigt, daß derartige mit der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung ausgerüstete
Impulskleinstmotoren sehr ruhig laufen und mit großem Wirkungsgrad arbeiten.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht und F
i g. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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In strichpunktierten Linien ist der Anker 1 eines Impulsschwingmotors
angedeutet, dessen Vertikalwelle 2 an einem ortsfesten Gehäuseteil 3 mit
einer Spitze in einer einstellbaren Schraube 4 gelagert ist. Mit dem Schwingmotoranker
1 ist ein Kontaktstift 5
fest verbunden, der je nach der jeweiligen
Schwingrichtung von der einen oder von der anderen Seite her mit einer ortsfest
einseitig eingespannten Kontaktfeder 6 in Berührung kommt. Diese ist am Gehäuseteil
3 mittels einer isolierten Tragklemme 7 lösbar und einstellbar befestigt
und mittels einer Leitung @-mit einer nicht gezeichneten Batterie verbunden.
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Die Kontaktfeder 6 besitzt am freien Ende eine fest haftende,
sie beidseitig umhüllende, beispielsweise aus eingebranntem Isolierlack bestehende
Isolierschicht 9, die bis zu einem Abstand a vom äußeren Ende der Kontaktfeder
6 reicht. Der Abstand a ist so gewählt, daß der Kontaktstift 5, der
zunächst auf die Isolierschicht a trifft, erst nach einem bestimmten Ausbiegungswinkel
am nicht isolierten Teil der Kontaktfeder 6 den Kontaktschluß herstellt.
Bis dahin klingen an sich die Prellschwingungen bereits nahezu völlig ab. Zur Unterdrückung
der durch das Aufprallen hervorgerufenen Eigenschwingungen der Kontaktfeder
6 ist zusätzlich zur Isolierschicht zwischen dieser und der Tragklemme
7 ein beispielsweise aus lufttrocknendem, etwa ballig aufgetragenem Isolierlack
bestehendes Dämpfungsglied 10 aufgebracht.
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Mit Hilfe oszillographischer Untersuchungen können die Kontaktschicht
und das Dämpfungsglied so dimensioniert werden, daß keinerlei Prellungen und Schwingungen
auftreten. Infolgedessen erfolgt der Stromübergang vom Beginn der Kontaktgabe bis
zur Trennung von Kontaktstift und Kontaktfeder mit gleichmäßigem Kontaktdruck, ohne
Unterbrechungen und ohne Rückströme.
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Bei den bisher üblichen Anordnungen treten, wie Oszillogramme des
Kontaktverlaufes zeigen, beim Beginn der Kontaktgabe mehrere starke Stromspitzen
auf, die erst nach allmählichem Abklingen in eine gerade Linie übergehen, die am
Ende, d. h. bei der Kontaktirennung, wieder einige, wenn auch kleinere Stromschwankungen
aufweist. Diese ungewollten Unterbrechungen und Schwankungen ergeben einen quantitativ
unregelmäßigen Stromimpuls, der, abgesehen von den weiter vorn bereits geschilderten
Unzuträglichkeiten, Frequenzschwankungen und damit, bei Zeitordnern, unzulässige
Abweichungen von dem Zeitnormal zur Folge hat.
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Bei der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung dagegen ergibt sich aus
oszillographischen Aufnahmen des Stromverlaufes eine geradezu ideale Rechteckform
der Stromkurve. Beim Zusammentreffen der Kontaktfeder mit dem beweglichen Gegenkontakt
tritt in der Regel höchstens eine kurze mechanische Gegenschwingung auf, die bis
zum Kontaktschluß zwischen dem nicht isolierten Teil der Kontaktfeder und dem Kontaktstift
völlig abgeklungen ist.