DE1763508B1

DE1763508B1 - Anker fuer mechanisch hochbeanspruchte Kollektormotoren

Info

Publication number: DE1763508B1
Application number: DE19681763508D
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl-Ing Taschke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1971-12-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Anker für mechanisch hochbeanspruchte Kollektormotoren.
Kollektormotoren,lnsbesondere Einphasen-Reihenschlußmotoren, sind bekanntlich die bevorzugten Antriebe von Elektrowerkzeugen; sie dienen unter anderem auch zum Antrieb von Bohrhämmern. Da diese mit einem Schlaggewicht ausgerüsteten Bohrhämmer von ihrer Arbeitsweise her sehr starken Erschütterungen ausgesetzt sind, wirken sich diese im Anker dahingehend aus, daß die von der Wicklung zum Kollektor führenden Anschlußdrähte brechen. Entsprechende Untersuchungen haben eindeutig als Bruchursache Materialermüdung der Kupferdrähte ergeben, Wie die Untersuchungen im einzelnen weiter gezeigt haben, sind die Drahtbrüche bzw. Materialermüdungserscheinungen auf Relativbewegungen zwischen Kollektor und Wickelkopf zurückzuführen. Diese Erscheinung macht sich um so mehr bemerkbar, je kleiner der jeweilige Antriebsmotor ausgeführt ist, da mit kleiner werdendem Motor der Drahtquerschnitt abnimmt und ferner die sonstigen mechanischen Abmessungen des Ankers, insbesondere der Wellendurchmesser, immer kleiner und damit schwingungsempfindlicher werden.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden; ist es bekannt, solche Drahtbrüche entweder durch entsprechende Überdimensionierung aller Teile zu umgehen, oder man hat die Wicklungsenden in der Nut oder an dem dem Kollektor entgegengesetzten Wickelkopf angesetzt und mit verstärktem Kupferquerschnitt zu den Kollektorlamellen weitergeführt: Darüber hinaus ist es bekannt (deutsche Patentschrift 649 878), in den Kollektorlamellen Anschlußdrähte aus Stahl, Federstahl oder einem anderen Werkstoff mit ähnlich hoher Widerstandsfähigkeit gegen Dauerschwingungsbeanspruchungen zu befestigen und an diesen Drähten, etwa auf halbem Wege zwischen Anker und Kollektor, die aus den Ankernuten austretenden Wicklungsenden anzulöten.
Des weiteren ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1046 170), die Anschlußdrähte an in Kunstharz eingehüllten Ankern derart festzulegen, daß jeder Anschlußdraht zwischen dem Anker und den Kollektorlamellen ganz oder teilweise von gut nachgiebigem Material ummantelt ist, wobei der Anschlußdraht oder mindestens dessen ummantelter Teil eine Länge aufweist, die größer ist als die unmittelbare Strecke zwischen den zu verbindenden Teilen, so daß bei irgendeiner Relativbewegung zwischen den verbundenen Teilen die Überschußlänge der Verbindung sich ohne Widerstand wegen der gut nachgiebigen Beschaffenheit der Ummantelung ausdehnen und zusammenziehen kann. Die zusätzliche Länge kann hierbei durch eine Biegung oder Kurvenform oder durch mindestens eine volle Windung des Anschlußdrahtes geschaffen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur der Betriebssicherheit gegen Schwingungen, Torsion usw. durch eine besondere Festlegung der Anschlußdrähte bzw. Schaltenden der Ankerwicklung im Bereich zwischen Anker und Kollektor zu genügen, sondern auch der Entstehung dieser Schadensursachen entgegenzuwirken.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der kollektorseitige Wickelkopf auf der bis annähernd an das Blechpaket verlängerten Kollektornabe aufsitzt und daß die Schaltenden der Anker-:vickluna von den Ankernuten aus schlingenförmig in einer mit mindestens 180'- den Wickelkopf und die Kollektornabe umfassenden Windung an ihre zugehörigen Kollektorlamellen geführt sind.
Bekanntlich ist es üblich, die Wicklung, insbesondere die Wickelköpfe, durch geeignete Maßnahmen in sich zu verfestigen, z. B. mit einem härtbaren Kunstharz etwa auf Epoxydbasis. Es ist daher sinnvoll, die verlängerte Kollektornabe im Bereich des Wickelkopfes so zu gestalten, daß bei der Behandlung mit dem vorerwähnten Kunstharz eine einwandfreie Verbindung zwischen beiden Teilen gewährleistet ist. Das kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dadurch geschehen, daß die Oberfläche der Nabe z. B. eine Riffelung, Lochung, Aufrauhung od. dgl. besitzt und dadurch eine gute Verankerung des Harzes entsteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Auf die Ankerwelle 1 sind das Ankerblechpaket 2 und der Kollektor mit der Buchse 4 aufgezogen. In das Ankerblechpaket 2 ist in bekannter Weise die Ankerwicklung eingebracht, deren nicht gekennzeichnete Schaltenden mit den Kollektorlamellen 7 verbunden sind. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Ausführungen ist die Kollektornabe 3, bis nahe an das Ankerblechpaket 2 heranreichend, verlängert. Dadurch ist es möglich, den Wickelkopf 5 auf diesem verlängerten Teil der Kollektornabe 3 aufsitzen zu lassen. Ein Schaltende 6 der Ankerwicklung ist in einer den Wickelkopf 5 und die Kollektornabe 3 mit 360° umfassenden schlingenförmigen Windung 6 a an ihre zugehörige Kollektorlamelle 7 geführt. In der Zeichnung ist der Übersieht wegen nur ein Schaltende der Ankerwicklung, und zwar mit einem Umschlingungswinkel von 360°, dargestellt. Natürlich kann der Umschlingungswinkel auch größer gewählt werden als im Ausführungsbeispiel, maßgebend ist, daß er unter Berücksichtigung der elektrischen Daten stets größer gewählt wird als 180°.
Bei den bekannten Ausführungen sind die Schaltenden der Ankerwicklung zu den zugehörigen Kollektorlamellen nahezu parallel zur Wellenachse verlegt. Der Kupferdraht muß also die ganzen Beanspruchungen durch Erschütterung, Fliehkraft, Eigenschwingung usw. einmal in Längsrichtung und zum anderen in Querrichtung, insbesondere aber die Torsionsschwingungen aufnehmen. Dies führte dann zu den schon erwähnten Ermüdungsbrüchen. Im Gegensatz hierzu wird durch die schlingenförmige Windung der Schaltenden eine Federwirkung erreicht, durch welche die Kräfte in Längsrichtung praktisch kompensiert werden. Ebenso wird die Wirkung der Fliehkraft in Querrichtung dadurch verringert, daß die Verteilung der Kräfte auf dem ganzen Umfang der schlingenförmigen Windung erfolgen kann und nicht wie bisher auf das kurze Drahtstück zwischen Ankernut und Kollektorlamelle.
Da ferner der kollektorseitige Wickelkopf auf der verlängerten Nabe aufsitzt und deren Oberfläche so behandelt ist, daß das härtbare Kunstharz mit der Nabe eine mechanisch feste. untrennbare Verbindung eingehen kann, wird bei der Behandlung des Wickelkopfes, z. B. durch Tränkung und Aushärtung, eine schwingungsfeste Einheit aus Wickelkopf, den schlinaenförmigen Wicklungsschaltenden und dem Kollektor mit seiner Nabe gebildet, die selbst "Corsionsschwinaun;en standhält.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die Ankerwicklung der volle aktive Wickelraum zur Verfügung steht und damit die bestmögliche Ausnützung des Wickelraumes gewährleistet ist. Von wesentlicher Bedeutung ist weiterhin, daß diese Vorteile gegenüber den bisher bekannten Ankerausführungen, bei denen die geschilderten nachteiligen Wirkungen in gewissem Umfang noch auftreten, gemäß der Erfindung ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand zu erreichen sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Anker für mechanisch hochbeanspruchte Kollektormotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der kollektorseitige Wickelkopf (5) auf der bis annähernd an das Blechpaket (2) verlängerten Kollektornabe (3) aufsitzt und daß die Schaltenden (6) der Ankerwicklung von den Ankernuten aus schlingenförmig in einer mit mindestens 180° den Wickelkopf und die Kollektornabe umfassenden Windung (6a) an ihre zugehörigen Kollektorlamellen (7) geführt sind.
2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kollektornabe (3) durch Riffelung, Lochung oder Aufrauhung uneben ausgebildet ist.
3. Anker nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der verlängerten Kollektornabe (3) aufsitzende kollektorseitige Wickelkopf (5) und die schlingenförmig an die Kollektorlamellen (7) geführten Schaltenden (6) durch eine Kunstharzbehandlung mit dem Kollektor zu einer schwingungsfesten Einheit gemacht sind.