DE2261236A1 - Gleichstrom-kleinstmotor - Google Patents

Description

GLEICHSTROM - KLEINSTMOTOR

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Kleinstmotor, bei dem ein Rotor eine an die Lamellen eines Kollektors angeschlossene Wicklung trägt und die Kollektorlamellen mit stillstehenden Stromzuführungsbürsten zusammenwirken. Als Kleinstmotoren bezeichnet man gewöhnlich Motoren mit einer Leistung von weniger als 50 Watt·

Bei den bekannten Motoren dieser Art sind die Kollektorlamellen voneinander in der Drehrichtung des Kollektors, beziehungsweise in der Richtung des Darubergleitens der Bürsten, durch Zwischenräume oder durch ein isolierendes Material getrennt. Die Bürsten^die federnd auf dem Kollektor aufliegen und die zur Veringerung der Reibung eine sehr kleine Berührungsfläche aufweisen, werden dabei im Zeitpunkt der Kommuta tion, das heisst beim Obergang von einer Lamelle auf die folgende, in radialer Richtung in Bezug auf die Kollektorachse bewegt, da bei einer solchen Anordnung der Radius des Kollektors nie völlig konstant ist. Werden die Lamellen beispielsweise in eine den Kollektorkörper bildende Isoliermasse eingegossen, so ist der Kollektorradius zwischen den Lamellen im allgemeinen kleiner als an der Stelle der Lamellen,die auf der Drehbank bearbeitet wurden.

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Diese Ungleichmässigkeiten bewirken ein Ablieben der Bürsten im Zeitpunkt der Kommutation und als dessen Folge die Bildung von elektrischen Funken, welche die Laufflächen der Lamellen angreifen. Die unterbrechung des Stromkreises beim Wechsel einer Bürste von einer Lamelle zur folgenden erzeugt bekanntlich eine gegen-elektromotorische Kraft auf Grund der Selbstinduktion der Wicklung und erhöht damit die Stromstärke der Obergangsfunken. Die Erosion des Kollektors und die Abnutzung durch Reibung, der er unterliegt» stellen einen schwerwiegenden Nachteil dar, da sie die Lebensdauer des Motors herabsetzen. Die Funkenbildung ist zudem eine Quelle von Störsignalen, die in der Nähe angeordnete elektrische Schaltungen beinflussen können. Ferner ist auch das beim Abheben der Bürsten hervorgerufene Geräusch in manchen Anwendungen störend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese erwähnten Nachteile zu vermeiden.

Der Gleichstrom-Kleinstmotor nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenlaufflächen, die Teile der zylindrischen Hüllfläche des Kollektors darstellen, so gestaltet und angeordnet sind, dass die Erzeugenden der Kollektorhüllkurve jeweils nur eine einzige Lame11enfläche schneiden, mit Ausnahme der die in Bezug auf die Drehrichtung des Kollektors äussersten Teile der Lamellenflächen schneidenden Erzeugenden, welche letzteren jeweils zwei aufeinanderfolgende Kollektorlamellen schneiden, derart , dass jede Bürste beim Obergang von einer Kollektor lamelle z;ur nächsten gleichzeitig auf dem hinteren Ende der letzten und auf dem vorderen Ende der folgenden Lamelle schleift*

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Gemäss einer Ausführungsform, bilden die Lamellenflachen in der Abwicklungsebene der Kollektorhüllfläche Parallelogramme, deren lange Seiten, die alle parallel zueinander sind, einen spitzen Winkel mit den Erzeugenden einschliessen und deren Abstand so gross ist, dass nur die Erzeugenden, welche die äusserstenTeile der Lamellenflächen schneiden, zwei aufeinanderfolgende Parallelogramme schneiden.

Gemass einer anderen, bevorzugten Ausfuhrungsform, sind die Lamellenlaufflächen Segmente koaxialer Zylinderzonen von gleichem Radius, die in axialer Richtung verschoben sind, wobei die Enden zweier aufeinanderfolgender Segmente einander übergreifen. ' " ■

Vorzugsweise sind die KollektorteiIe^ auf denen die Bürsten ausserhalb der Lamellenflächen schleifen, aus porösem, mit einem Schmiermittel imprägniertem Kunststoff oder aus selbstschmierendem Kunststoff.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigen :

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Rotors,

Fig. 2 die Abwicklung eines Teils der Kollektormantelflache des Rotors nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Rotors und

Fig. 4 einen Teil der Abwicklung der Kollektorhüllfläche des Rotors nach Fig. 3.

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Der in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Rotor weist eine Wicklung 1 auf, die aus drei in Serie geschalteten Spulen besteht, deren Verbindungspunkte mit den Segmenten 2,3 und 4 des Kollektors 5 verbunden sind. Der Kollektorkörper ist aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus selbstschmierendem Kunststoff, vorzugsweise aber aus gesintertem Polyamid; das beispielsweise unter der Bezeichnung "Nylasint" im Handel ist. In letzterem Fall wird der Kollektor aus Nylasintpulver in einer Form kalt gepresst, wobei die Segmente 2, 3 und 4 des Kollektors und ihre Anschlussteile gleichzeitig in den Kollektorkörper eingebettet werden. Der die Segmente tragende Kollektorkörper besitzt dann eine Porosität, die es gestattet, ihn mit einem Schmiermittel, wie es üblicherweise für elektrische Kontakte verwendet wird, zu imprägnieren.

Die Kollektorlamellen sind Stücke kreiszylindrischer Ringe, deren Radius dem der Kollektorfläche entspricht,und diese koaxialen Segmente sind axial und in der Drehrichtung gegeneinander versetzt angeordnet.

Die Anordnung der Kollektorsegmente ist aus Fig. 2 ersichtlich, welche die Abwicklung der Kollektorfläche zeigt, wobei die Segmente 2, 3 und 4 als Rechtecke erscheinen. Während diese Segmente in den bekannten Motoren in einer gleichen Zylinderzone liegen, wobei sich ihre kurzen Seiten in geringe™ Abstand gegenüberliegen, liegen die Segmente gemäss Fig. 2 in parallelen Zylinderzonen und ihre Enden sind in Pfeilrichtung, das heisst in der Drehrichtung des Kollektors gegeneinander versetzt. Die nicht dargestellten Bürsten schleifen auf dem Kollektor,wobei ihre Berührungsfläche im Idealfall annähernd auf eine Erzeugende der Kollektorhüllfläche zusammenschrumpft.

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In der Stellung der strichliert eingezeichneten Erzeugenden schleift eine Bürste noch auf dem Segment 3_; welches sie verlässt,-und ist bereits in Kontakt mit dem darauffolgenden Segment 4. In dieser Zwischenstellung, die sich in der Kommutationsphase ergibt, ist die Bürste demnach gleichzeitig in Kontakt mit zwei aufeinanderfolgenden Segmenten.

Vom mechanischen Gesichtspunkt aus gesehen bedeutet dies, dass die Bürsten sich in jedem Augenblick auf mindestens ein Kollektorsegment abstützen, das heisst auf eine Zy linder fläche, mit sehr genau bestimmtem Radius. Damit wird ein Abheben der Bürsten vermieden, so dass keine Funkenbildung durch Springen der Bürsten entsteht. Gleichzeitig wird das Geräusch der Bürsten wesentlich herabgesetzt»

Vom elektrischen Standpunkt bedeutet die beschriebene Anordnung , dass eine Spule durch die Bürste zwischen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten, von den Übergangswiderständen abgesehen, kurzgeschlossen wird, und dass keine öffnung des elektrischen Kreises beim Obergang von einem Segment auf das nächste erfolgt. Dies trägt ebenfalls wesentlich zur Verminderung der Funkenbildung bei.

Die axiale Versetzung der Kollektorsegmente erlaubt ferner die übrige Oberfläche des Kollektors ausserhalb der Segmente für die Schmierung des Kommutators zu benützen. Die Verwendung einer porösen Masse und deren Imprägnierung mit einem Schmiermittel bewirkt nicht nur eine Schmierung der Kontaktfläche der Bürste auf dem grossten Teil ihres Weges, das heisst ausserhalb des Segmentes, sondern bewirkt auch eine Schmierung des Segmentes selbst, da die Bürste das Schmiermittel von der imprägnierten Fläche auf die Segmente überträgt.

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Die in Fig. 3 gezeigte Wicklung des Rotors besteht aus neun Spulen und der entsprechende Kollektor 5 enthält daher neun Lamellen 7, die an die Wicklung über Kontaktteile 8 angeschlossen sind. Die Form dieser Lamellen geht aus dem in Fig. 4 gezeigten Teil der Abwicklung der KoIlektorhüllfläche hervor. Bei dieser Ausführungsform haben die Lamellen in der Abwicklung die Form parallel liegender Parallelogramme, deren lange Seiten mit den Erzeugenden einen spitzen Winkel<K einschliessen. Der Abstand d_ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lamellen in der Drehrichtung des Kollektors, das heisst in Pfeilrichtung, wird in Abhängigkeit vom Winkel oC , der Länge der Bürsten, das heisst der in axialer Richtung betrachteten Länge der Kontaktfläche, und von der gewünschten Überlappung gewählt, derart , dass eine Bürste in der Lage der Erzeugenden 6 gleichzeitig in Kontakt mit zwei aufeinanderfolgenden Lamellen steht.

Die Erfindung ermöglicht die Verwirklichung ausgezeichneter Betriebsbedingungen bei einem Gleichstrom-Kleinstmotor, indem sie einen dauernden Kontakt zwischen Bürsten und Kollektor bewirkt, die Kommutation verbessert und eine Schmierung des Kommutators erzielt. Daraus ergeben sich eine weitgehende Geräusch-und Störsignalarmut des Motors und vor allem eine wesentliche Verlängerung seiner Lebensdauer.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   IJ Gleichstrom-Kleinstmotor, bei dem ein Rotor eine an die Lamelleri eines Kollektors angeschlossene Wicklung trägt und die Kollektorlamellen mit stillstehenden Stromzuführungsbürsten zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die La-• mellenlaufflächen, die Teile der zylindrischen Hüllfläche des Kollektors darstellen, so gestaltet und angeordnet sind, dass die Erzeugenden der Kollektorhüllfläche jeweils nur eine einzige Lamellenfläche schneiden.mit Ausnahme der die in Bezug auf die Drehrichtung des Kollektors äussersten Teile der Lamellenflachen schneidenden Erzeugenden, welche letzteren jeweils zwei aufeinanderfolgende Kollektorlamellen schneiden, derart, dass jede Bürste beim Obergang von einer Kollektorlamelle zur nächsten gleichzeitig auf dein hinteren Ende der letzten und auf dem vorderen Ende der folgenden Lamelle schleift.
2. 2. Gleichstrom-Kleinstmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenflächen in der Abwicklungsebene der Kollektorhüllfläche Parallelogramme bilden, deren lange Seiten, die alle parallel zueinander sind, einen
   spitzen Winkel mit den ERzeugenden einschliessen, und de-, ren Abstand so gross ist, dass nur die Erzeugenden.welche die äussersten Teile der Lamellen schneiden, zwei aufeinanderfolgende Lamellen schneiden.
3. 3. Gleichstrom-Kleinstmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenlaufflächen Segmente koaxialer Zylinderzonen von gleichem Radius sind, die in axialer

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   Richtung verschoben sind, wobei die Enden zweier aufeinanderfolgender Segmente einander übergreifen.
4. 4. Gleichstrom-Kleinstmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorteile, auf denen die Bürsten ausserhalb der Lamellenflachen schleifen, aus selbstschmierendem Kunststoff sind.
5. 5. Gleichstrom-Kleinstmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorteile, auf denen die Bürsten ausserhalb der Lamellenflachen schleifen, aus porösem, mit einem Schmiermittel imprägniertem Kunststoff sind.

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