DE1277987B

DE1277987B - Centrifugal force-dependent speed-controllable DC micro motor

Info

Publication number: DE1277987B
Application number: DEW32562A
Authority: DE
Inventors: Josef Lindner
Original assignee: ERNST WEISS DIPL KFM
Current assignee: ERNST WEISS DIPL KFM
Priority date: 1962-07-07
Filing date: 1962-07-07
Publication date: 1968-09-19

Description

Fliehkraftabhängig drehzahlregelbarer Gleichstromkleinstmotor Es sind fliehkraftabhängig drehzahlregelbare GleichstromkIeinstmotoren mit einem Fliehkraftregler bekannt (französische Patentschrift 1208 619), die einen Kollektor aufweisen, dessen Lamellen mit den einen Enden der einzelnen Spulen des Läufers elektrisch verbunden sind. Die anderen Enden der Spulen sind an das feste Kontaktstück des Fliehkraftreglers angeschlossen, dessen bewegliches Kontaktstück mit einem Schleifring elektrisch verbunden ist. Der Kollektor weist nur eine einzige Kollektorbürste auf. Die Stromzuführung erfolgt über diese Kollektorbürste und eine an dem Schleifring anliegende Schleifbürste. Dieser bekannte Gleichstromkleinstmoter hat den Nachteil, daß die beiden Kontaktstücke des Fliehkraftreglers stets die gleiche Polarität besitzen und daß infolge dieser gleichen Polarität, insbesondere bei kleiner Betriebsspannung und hoher Stromaufnahme, eine Materialwanderung an den Kontaktstücken des Fliehkraftreglers auftritt, wodurch sich Störungen ergeben können.Centrifugal-dependent speed-controllable DC small motor There are centrifugal-dependent speed-controllable DC miniature motors with a centrifugal governor known (French patent 1208 619) which have a collector whose lamellae are electrically connected to one end of the individual coils of the rotor. The other ends of the coils are connected to the fixed contact piece of the governor whose movable contact piece is electrically connected to a slip ring. The collector only has a single collector brush. The power is supplied via this collector brush and a grinding brush resting on the slip ring. This known DC small motor has the disadvantage that the two contact pieces of the centrifugal governor always have the same polarity and that due to this same polarity, especially with low operating voltage and high power consumption, material migration occurs on the contact pieces of the centrifugal governor, which can result in malfunctions.

Es ist auch ein mit einem Fliehkraftregler ausgestatteter Gleichstrommotor bekannt (deutsche Patentschrift 645 566), der außer dem üblichen Kollektor für die Läuferwicklung zur Verringerung der Materialwanderung an den Kontaktstücken des Fliehkraftreglers einen zweiten Kollektor aufweist, von dem mit Hilfe zweier Kollektorbürsten eine höhere Gleichspannung abgenommen werden kann. Im Stromkreis der beiden Kollektorbürsten des zusätzlichen Kollektors liegt eine zusätzliche Feldwicklung und in Reihe mit dieser der Fliehkraftschalter, der durch einen relativ großen ohmschen Widerstand überbrückt ist. Wird die zu regelnde Drehzahl überschritten, so schließt sich der Fliehkraftschalter, und die bisher über den Widerstand nur schwach erregte Feldwicklung wird stärker erregt, so daß der Motor infolge Feldverstärkung seine Drehzahl verringert. Dieser bekannte Gleichstrommotor hat den Nachteil, daß einerseits die Fliehkraftkontakte auch stets die gleiche Polarität besitzen und deshalb die Materialwanderung nicht vollständig beseitigt ist und daß andererseits zur Herstellung der höheren Spannung eine zusätzliche Läuferwicklung und zur Feldschwächung eine zusätzliche Erregerwicklung notwendig sind. Für die Unterbringung dieser zusätzlichen Wicklungen wird zusätzlicher Raum beansprucht, der gerade bei Kleinstmotoren nicht zur Verfügung steht. Außerdem wird dadurch die Herstellung des Gleichstrommotors erschwert und verteuert. Ferner können bei einem derartigen Gleichstrommotor infolge der höheren Spannung zwischen den Kollektorbürsten und dem zusätzlichen Kollektor Funken auftreten, die eine Korrosion der Kollektorlamellen und der Kollektorbürsten begünstigen und damit die Lebensdauer des Gleichstrommotors verringern. Eine solche erhöhte Funkenbildung ist gerade bei Gleichstromkleinstmotoren deshalb unerwünscht, weil diese insbesondere für Magnettongeräte verwendet werden, in denen eine solche erhöhte Funkenbildung starke Störgeräusche hervorrufen würde.A DC motor equipped with a centrifugal governor is also known (German patent specification 645 566) which, in addition to the usual collector for the rotor winding to reduce material migration on the contact pieces of the centrifugal governor, has a second collector from which a higher direct voltage can be drawn with the help of two collector brushes can. In the circuit of the two collector brushes of the additional collector there is an additional field winding and in series with this the centrifugal switch, which is bridged by a relatively large ohmic resistance. If the speed to be controlled is exceeded, the centrifugal switch closes and the field winding, which was previously only weakly excited via the resistor, is more strongly excited, so that the motor reduces its speed as a result of the field amplification. This known DC motor has the disadvantage that on the one hand the centrifugal contacts always have the same polarity and therefore the material migration is not completely eliminated and on the other hand that an additional rotor winding is required to produce the higher voltage and an additional exciter winding is required to weaken the field. To accommodate these additional windings, additional space is required that is not available in the case of very small motors. In addition, the manufacture of the direct current motor is made more difficult and expensive. Furthermore, in such a direct current motor, as a result of the higher voltage between the collector brushes and the additional collector, sparks can occur which promote corrosion of the collector lamellae and the collector brushes and thus reduce the service life of the direct current motor. Such increased spark formation is undesirable precisely in the case of small direct current motors, because they are used in particular for magnetic sound devices in which such increased spark formation would cause strong disturbing noises.

Die Erfindung bezieht sich auf einen fliehkraftabhängig drehzahlregelbaren Gleichstromkleinstmotor mit bewickeltem Läufer und einem auf der Läuferwelle angeordneten Fliehkraftregler sowie zwei auf der Läuferwelle befestigten, elektrisch in Reihe liegenden, nahezu gleichen Außendurchmesser aufweisenden Kollektoren, denen je ein Paar Kollektorbürsten zugeordnet ist, von denen das eine Paar zur Stromzuführung für die Läuferwicklung und das andere Paar zur Stromzuführung für den Fliehkraftregler dient und deren beide, tangential zum Kollektor liegende, einseitig eingespannte Kontaktfedern aufweisenden Bürstenpaare parallel zueinander und nur in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, und mit einem den Läufer und den Fliehkraftregler abdeckenden Gehäuse, mit dem zwei beiderseits der Läuferwicklung des Fliehkraftreglers angeordnete deckelförmige Teile zentrisch verbunden sind, die je ein Lager für die Läuferwelle aufweisen.The invention relates to a centrifugal-force-dependent, speed-controllable DC micro-motor with a wound rotor and a centrifugal governor arranged on the rotor shaft as well as two collectors that are electrically connected in series and have almost the same external diameter, each of which is assigned a pair of collector brushes, one of which is a pair serves for the power supply for the rotor winding and the other pair for the power supply for the centrifugal governor and whose two pairs of brushes, which are tangential to the collector, have contact springs and which are clamped on one side, are arranged parallel to each other and only offset in the axial direction, and with one that covers the rotor and the centrifugal governor Housing with which two cover-shaped parts arranged on both sides of the rotor winding of the centrifugal governor are centrally connected, each having a bearing for the rotor shaft.

Es ist ein Gleichstromkleinstmotor dieser Art bekannt (USA.-Patentschrift 2 850 653), bei dem die Mäterialwanderung an den Kontaktstücken des Fliehkraftreglers dadurch beseitigt ist, daß sich ihre Polarität infolge des zugeordneten Kollektors dauernd ändert. Dieser bekannte Gleichstromkleinstmotor weist ein im Querschnitt rechteckiges Gehäuse mit einer Durchgangsbohrung auf, die mehrfach abgesetzt und deshalb teuer in der Herstellung ist. Die mit diesem Gehäuse zentrisch verbundenen und im Abstand voneinander angeordneten deckelförmigen Teile, die je ein Lager für die Läuferwelle aufweisen, haben verschiedenen Außendurchmesser. Der eine Teil ist mit Hilfe einer radial angeordneten Schraube befestigt, der andere Teil liegt an einer Rundschulter des Gehäuses an und ist in dieser Stellung durch einen Federring gesichert. In zentrischen Bohrungen der beiden genannten Teile ist die Läuferwelle drehbar gelagert, auf der sich zwischen diesen beiden Teilen das Blechpaket mit der Läuferwicklung und daneben auf einer Seite die beiden in axialer Richtuno, hintereinanderliegenden Kollektoren befinden. Beide Kollektoren weisen zwar gleichen Außendurchmesser auf, jedoch ist der eine Kollektor etwas län-Crer ausgebildet als der andere, weil auf ihm der in besonderer Weise ausgebildete Fliehkraftregler befestigt ist. Oberhalb der beiden Kollektoren weist das Gehäuse eine schwierig und teuer herzustellende rechteckige Aussparung auf, die durch einen plattenförmigen Bürstenträger aus Isolierstoff abgedeckt ist. Dieser Bürstenträger ist in die Oberseite des Gehäuses eingelassen und mittels Schrauben am Gehäuse befestigt. Die am Bürstenträger befestigten Kollektorbürsten sind als Kontaktfedern ausgebildet, ragen in senkrechter Richtung in das Gehäuse hinein und liegen zu beiden Seiten an den Kollektoren an. Da bei montiertem Bürstenträger das Motorgehäuse vollkommen geschlossen ist, ist bei diesem bekannten Gleichstromkleinstmotor eine Zugänglichkeit und Beobachtung der Kollektorbürsten sowie eine Messung und nachträgliche Einstellung des Bürstendrucks nach vollendeter Montage unmöglich.A direct current miniature motor of this type is known (US Pat. No. 2,850,653) in which the material migration on the contact pieces of the centrifugal governor is eliminated by the fact that their polarity changes continuously as a result of the associated collector. This known small direct current motor has a housing which is rectangular in cross section and has a through hole which is stepped several times and is therefore expensive to manufacture. The cover-shaped parts, which are centrally connected to this housing and are arranged at a distance from one another and each have a bearing for the rotor shaft, have different outer diameters. One part is fastened with the aid of a radially arranged screw, the other part rests on a round shoulder of the housing and is secured in this position by a spring washer. The rotor shaft, on which the laminated core with the rotor winding is located between these two parts and next to it on one side, the two collectors lying one behind the other in the axial direction, is rotatably mounted in the central bores of the two parts mentioned. Although both collectors have the same outer diameter, one collector is designed somewhat longer than the other because the centrifugal governor, which is designed in a special way, is attached to it. Above the two collectors, the housing has a rectangular recess which is difficult and expensive to manufacture and which is covered by a plate-shaped brush holder made of insulating material. This brush holder is embedded in the top of the housing and fastened to the housing by means of screws. The collector brushes attached to the brush holder are designed as contact springs, protrude vertically into the housing and lie against the collectors on both sides. Since the motor housing is completely closed when the brush holder is mounted, access to and observation of the collector brushes and measurement and subsequent adjustment of the brush pressure after assembly is impossible with this known small direct current motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Gleichstromkleinstmotor für eine einfache und billige Massenfertigung unter Verwendung weniger, möglichst einheitlich gestalteter, mit wenig zu bearbeitenden oder nachzubearbeitenden Flächen versehener Bauteile so auszubilden, daß eine leichte Meß- und Einstellbarkeit des Bürstendrucks gewährleistet ist.The invention is based on the object of such a small direct current motor for simple and cheap mass production using less, if possible Uniformly designed, with little to edit or rework areas provided components in such a way that easy measurement and adjustment of the Brush pressure is guaranteed.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem derartigen Gleichstromkleinstmotor gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die beiden, die Enden des rohrförmigen Gehäuses abdeckenden deckelförmigen Teile völlig gleich ausgebildet sind und je einen U-förmigen Ansatz besitzen, der jeweils einen der beiden Kollektoren mit ihren Kollektorbürsten seitlich umgibt.The solution to this problem is given by such a small direct current motor achieved according to the invention in that the two, the ends of the tubular Housing covering lid-shaped parts are completely identical and each have a U-shaped approach, each one of the two collectors with their Laterally surrounds collector brushes.

Infolge der völlig gleichen Ausbildung der mit den U-förmigen Ansätzen versehenen deckelförmigen Teile werden die Herstellung und die Montage des erfindungsgemäßen Gleichstromkleinstmotors vereinfacht, vereinheitlicht und verbilligt und damit eine Massenproduktion des erfindungsgemäßen Gleichstromkleinstmotors ermöglicht. Diese beiden Teile können in einer einzigen Spritzgußform mit gleichbleibender Genauigkeit in großer Stückzahl hergestellt werden. Eine nachträgliche Bearbeitung dieser beiden Teile entfällt. Infolge der Gleichheit der beiden Teile können auch die beiden Enden des rohrförmigen Gehäuses gleich ausgebildet werden. Hierbei braucht das rohrförinige Gehäuse weder innen noch außen, sondern lediglich an den Stirnseiten bearbeitet zu werden. Dadurch, daß ferner die U-förmigen Ansätze nach oben hin offen sind und die Kollektoren mit ihren Kollektorbürsten von ihnen seitlich umgeben werden, wird eine sehr gute Zugänglichkeit der Kollektorbürsten erzielt. Es besteht deshalb beim erfindungsgemäßen Gleichstromkleinstmotor die Möglichkeit, den Bürstendruck im zusammengebauten Zustand des Motors in seiner Betriebsstellung leicht zu messen und genau einzustellen. Da der Durchmesser der beiden Kollektoren gleich ist, kann bei beiden Kollektoren der gleiche Bürstendruck eingestellt werden.As a result of the completely identical training with the U-shaped approaches provided lid-shaped parts are the manufacture and assembly of the invention DC miniature motor simplified, unified and cheaper and thus a Mass production of the DC miniature motor according to the invention enables. These Both parts can be in a single injection mold with consistent accuracy be manufactured in large numbers. Subsequent processing of these two Parts are omitted. As a result of the equality of the two parts, the two ends can also of the tubular housing are formed the same. This needs the tubular Housing machined neither inside nor outside, but only on the front sides to become. Characterized in that the U-shaped lugs are open at the top and the collectors with their collector brushes are laterally surrounded by them A very good accessibility of the collector brush is achieved. It therefore exists with DC micro motor according to the invention the possibility of the brush pressure in the assembled The condition of the engine in its operating position can be easily measured and precisely adjusted. Since the diameter of the two collectors is the same, both collectors the same brush pressure can be set.

Es ist bereits ein Gleichstrommotor bekannt (deutsche Auslegeschrift 1115 824), bei dem unter Wegfall eines besonderen Gehäuses das Ständerblechpaket unter Benutzung von Schrauben zwischen zwei aus Spritzguß gefertigten und als Lager für den Läufer dienenden Bügeln festgespannt ist. Beide Bügel sind U-förmig, aber verschieden ausgebildet. Der eine Bügel umgibt den Kollektor und eine Auswuchtscheibe und der andere ein Lüfterrad. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Gleichstromkleinstmotor weist dieser bekannte Gleichstrommotor im übrigen nur einen einzigen Kollektor und keinen Fliehkraftregler auf.A direct current motor is already known (German Auslegeschrift 1115 824), in which, with the omission of a special housing, the stator core is clamped using screws between two brackets made of injection molding and serving as bearings for the rotor. Both brackets are U-shaped, but designed differently. One bracket surrounds the collector and a balancing disc and the other a fan wheel. In contrast to the miniature direct current motor according to the invention, this known direct current motor also has only a single collector and no centrifugal governor.

Es ist ferner ein Gleichstromkleinstmotor bekannt (französische Patentschrift 1138 969), bei dem zwei gleich ausgebildete deckelförmige Teile in Verbindung mit je einer elastischen Scheibe lediglich zur Aufnahme je eines außen kugelförmig gestalteten Gleitlagers dienen. Diese beiden gleich ausgebildeten deckelförmigen Teile sind an den beiden Enden von schienenartigen Profilstücken befestigt, die sich zu beiden Seiten des Läufers diametral gegenüberliegen und die innen den Stator tragen. Auch dieser bekannte Gleichstromkleinstmotor weist nur einen einzigen Kollektor und keinen Flichkraftregler auf.It is also a DC micromotor known (French patent specification 1 138 969), which serve an externally spherical shaped sliding bearing in which two identically formed lid-shaped parts associated with a respective elastic washer only for receiving in each. These two identically designed cover-shaped parts are attached to the two ends of rail-like profile pieces which are diametrically opposed to one another on both sides of the rotor and which carry the stator on the inside. This known small direct current motor also has only a single collector and no force regulator.

Ebenso wie bekannte Gleichstromkleinstmotoren kann auch der erfindungsgemäße Gleichstromkleinstmotor mit einer auf der Läuferwelle befestigten Scheibe versehen sein, die an einer Stirnseite den Fliehkraftregler aufweist, dessen Kontaktstücke in der Nähe des Umfangs der Scheibe in Umfangsrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind. Da die Beschaffenheit der Kontaktstücke des Fliehkraftreglers und ihre Arbeitsweise entscheidend für den Betrieb des erfindungsgemäßen Gleichstromkleinstmotors sind, weist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Gehäuse neben dem einen deckelförmigen Teil eine Aussparung zur Beobachtung der Kontaktstücke des Fliehkraftreglers auf. Dadurch ist es möglich, den Fliehkraftregler von Zeit zu Zeit zu kontrollieren.Just like known DC micro motors, the inventive Equipped with a small DC motor with a disc attached to the rotor shaft be, which has the centrifugal governor on one end face, its contact pieces arranged one behind the other in the circumferential direction in the vicinity of the circumference of the disc are. Because the nature of the contact pieces of the governor and how they work are decisive for the operation of the DC miniature motor according to the invention, has in a further embodiment of the invention the housing in addition to the one cover-shaped Part a recess to observe the contact pieces of the governor. This makes it possible to check the governor from time to time.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch einen drehzahlregelbaren Gleichstromkleinstmotor gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Motor gemäß F i g. 1 und F i g. 3 die Schaltung für den Motor nach F i g. 1 und 2.An embodiment of the invention is shown in the drawing. In it, F i g. 1 shows a vertical axial section through a speed-controllable DC miniature motor according to the invention, FIG. 2 is a plan view of the engine according to FIG. 1 and F i g. 3 shows the circuit for the motor according to FIG. 1 and 2.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Gleichstromkleinstmotor besitzt ein rohrförmiges Gehäusel, in dem ein ringförmiger Dauermagnet 2 befestigt ist. In das rohrförmige Gehäuse 1 sind deckelförmige Teile 3 und 4 eingesetzt, die je einen U-förmigen Ansatz 5 und 6 besitzen und völlig gleich ausgebildet sind. Sie können z. B. aus Zinkspritzguß bestehen. Die deckelförmigen Teile 3 bzw. 4 mit ihrem Ansatz 5 bzw. 6 können wegen ihrer gleichen Ausbildung mittels einer einzigen Spritzgußform hergestellt werden. Die Ansätze 5 und 6 weisen Bohrungen 7 und 8 auf, die zur Lagerung der Ankerwelle 9 dienen. Auf der Ankerwelle 9 sind der Anker 10, zwei Kollektoren 11 und 12 sowie eine Scheibe 13 befestigt, auf der ein Fliehkraftregler in bekannter Weise angeordnet ist. Wie insbesondere F i g. 3 zeigt, besitzt der Fliehkraftregler eine Kontaktfeder 14 mit einem Anschluß 15, einem Gewicht 16 und einem Kontaktstück 17, das mit einem festen Gegenkontaktstück 18 zusammenarbeitet. Solange der Elektromotor die gewünschte ,Drehzahl noch nicht erreicht hat, liegt das Kontaktstück 17 der Kontaktfeder 14 am festen Gegenkontaktstück 18 an. Sobald der Elektromotor die gewünschte Drehzahl erreicht hat, biegt das Gewicht 16 die Kontaktfeder 14 so durch, daß sich ihr Kontaktstück 17 der Kontaktfeder 14 am festen Gegenkonhebt, wodurch der Stromkreis des Motors unterbrochen wird. Um die Kontaktstücke 17 und 18 beobachten zu können, besitzt das rohrförmige Gehäuse 1 eine öffnung 19. The miniature DC motor shown in FIGS. 1 and 2 has a tubular housing in which an annular permanent magnet 2 is attached. In the tubular housing 1 cover-shaped parts 3 and 4 are used, which each have a U-shaped extension 5 and 6 and are completely identical. You can e.g. B. consist of zinc injection molding. The lid-shaped parts 3 and 4 with their approach 5 and 6 can be produced by means of a single injection mold because of their identical design. The approaches 5 and 6 have bores 7 and 8 which are used to support the armature shaft 9 . On the armature shaft 9 , the armature 10, two collectors 11 and 12 and a disk 13 are attached, on which a centrifugal governor is arranged in a known manner. As in particular F i g. 3 shows, the centrifugal governor has a contact spring 14 with a connection 15, a weight 16 and a contact piece 17 which works together with a fixed counter- contact piece 18 . As long as the electric motor has not yet reached the desired speed, the contact piece 17 of the contact spring 14 rests on the fixed mating contact piece 18 . As soon as the electric motor has reached the desired speed, the weight 16 bends the contact spring 14 so that its contact piece 17 of the contact spring 14 is raised on the fixed counterpart, whereby the circuit of the motor is interrupted. In order to be able to observe the contact pieces 17 and 18 , the tubular housing 1 has an opening 19.

Der Anschluß 15 der Kontaktfeder 14 steht über eine Leitung 20 mit der Lamelle 21 des Kollektors 12 des Fliehkraftreglers in Verbindung. An der Lamelle 21 liegt die Bürste 22 an, die über eine Leitung 23 mit dem Pluspol 24 der Stromquelle in Verbindung steht. An der anderen Lamelle 25 liegt die Bürste 26 an, die mittels einer Leitung 27 mit dem Motor 28 verbunden ist. Vom Motor 28 führt eine Leitung 29 zum Minuspol 30 der Stromquelle.The connection 15 of the contact spring 14 is connected via a line 20 to the lamella 21 of the collector 12 of the centrifugal governor. The brush 22 rests against the lamella 21 and is connected to the positive pole 24 of the power source via a line 23. The brush 26 , which is connected to the motor 28 by means of a line 27, rests against the other lamella 25 . A line 29 leads from the motor 28 to the negative pole 30 of the power source.

Claims

Claims: 1. Centrifugal force-dependent, speed-controllable DC micro-motor with a wound rotor and a centrifugal governor arranged on the rotor shaft as well as two collectors that are electrically connected in series and have almost the same outer diameter, each of which is assigned a pair of collector brushes, one pair of which is used for power supply is used for the rotor winding and the other pair is used to supply power to the centrifugal governor and the two pairs of brushes, which are tangential to the collector, have cantilevered contact springs and are arranged parallel to one another and only offset from one another in the axial direction, and with a housing that covers the rotor and the centrifugal governor, are connected centrally with the two on either side of the rotor winding and of the governor arranged lid-shaped parts, which each have a bearing for the rotor shaft, d a d g e urch -kennzeichnet that both the ends of the tubularly iform housing (1) covering lid-shaped parts (3, 4) are completely identical and each have a U-shaped extension (5, 6) which surrounds one of the two collectors (11, 12) with their collector brushes laterally.

2. Motor according to claim 1 with a disk fixed on the rotor shaft, which has the centrifugal governor on one end face, the contact piece of which is arranged one behind the other in the vicinity of the circumference of the disk in the circumferential direction, characterized in that the housing (1) next to the one cover-shaped Part (4) has a recess (19) for observing the contact pieces (17, 18) of the centrifugal governor. Documents considered: German Patent No. 645 566; German Auslegeschrift No. 1115 824; French Patent Nos. 1138 969, 1208 6.19; U.S. Patent No. 2,850,653.