-
Flach-Kollektor für Gleichstrommotor Die Erfindung betrifft einen
Flach-Kollektor für eine elektrodynamische Kleinmaschine, mit gegeneinander auf
einem Kollektor-Tragelement isoliert angeordneten Kollektorlamellen aus plattenförmigem
Metall, die achsenseitig in einer aus Kunststoff bestehenden Nabe verankert sind,
und am Umfang über Verankerungsteile mit dem Kollektor-Tragelement verbunden sind.
-
Derartige Flach-Kollektoren werden in kleinen Gleichstrommotoren,
die zum Antrieb von Kassetten-Tonbandgeräten, Plattenspielern usw. dienen, verwendet.
Mittels einem sehr geringen Kontaktdruck ausübenden, federnden, metallengen Bürsten
wird die Stromzuführung über den Flach-Kollektor auf den Anker des
Motors
bewerkstelligt. Die Drehzahl dieser Motoren wird elektronisch geregelt, und es ist
für die Drehzahlregelung von größter Bedeutung, daß der wirksame übergangswiderstand
zwischen Bürsten und Kollektor im Betrieb möglichst konstant ist, da bei jeder Änderung
bezüglich des Übergangswiderstandes auch eine Änderung des Ankerstromes und damit
der Drehzahl eintritt. Der wirksame übergangswiderstand wird durch das Material
der Kontaktflächen des Kollektors und der Bürsten, sowie durch Verunreinigungen,
die infolge des Verschleisses zwischen Bürsten und Kollektor zwischen die Laufflächen
und insbesondere zwischen die die Kollektorlamellen trennenden Schlitze geraten,
bestimmt. Weiterhin ist der Übergangswiderstand zwischen Bürsten und Kollektorlamellen
abhängig von der Kollektoroberfläche, die möglichst plan sein soll, da sonst die
Bürsten in eine vibrierende Bewegung geraten können, welche den Andruck der Bürsten
bezüglich der Kollektorlamellen in der Frequenz der Vibration verändert. Dieser
schnelle Wechsel des übergangswiderstandes, hervorgerufen durch die Vibration der
Bürsten, kann dann durch die elektronische Regelung nicht mehr ausgeglichen werden.
überdies ergibt sich durch den schnell wechselnden Stromfluß ein höherer Verschleiß
der Kontaktoberflächen des Flach-Kollektors, worauf wiederum erhöht Verschleißteilchen
anfallen, die ihrerseits wieder zu einer zusätzlichen Vibration und schließlich
zu einem Kurzschluß zwischen den Kollektorlamellen führen können. Bei der Konstruktion
von Flach-Kollektoren ist es deshalb überaus wiahtig, um einem
Verschleiß
vorzubeugen, daß die Kollektorlamellen möglichst plan gehalten werden und sich auch
durch Einwirkung äußerer Kräfte, wie z.B. 2entriefugalkräfte oder Kräfte, die durch
Verschiebungen infolge Hitzefeinwirkungen entstehen können, in ihrer Lage nicht
verändern. Die trotzdem entstehenden Verschleißteilchen sollten möglichst rasch
und stetig abgeführt werden.
-
Bei einem bekannten Flachkollektor sind Kollektorlamellen auf einem
Kollektor-Tragelement angeordnet, wobei im äußeren Bereich des Kollektor-Tragelementes
Verankerungsteile angeordnet sind, die den Umfang der Kollektorlamellen punktweise
verankern.
-
Das Kollektor-Tragelement ist weiterhin mit Versteifungsrippen versehen,
welche im Bereich der Mitte der Kollektorlamellen stärker ausgeführt sind, als im
Bereich der Schlitze zwischen den Kollektorlamellen. Durch diese Anordnung ist jedoch
ein inhomogenes Kollektor-Tragelement geschaffen, welches insbesondere mit der nur
punktweisen Anordnung der Verankerungsteile, die zwar symmetrisch aber mit verschiedener
Stärke ausgeführt sind, zu einem Verziehen der Kollektorlamellen führen kann. Das
Tragelement ist zwar Mittelpunkt-symmetrisch ausgeführt, jedoch mit einzelnen Verankerungsteilen,
bzw. Verstärkungsrippen unterschiedlicher Stärke versehen, wodurch auch bei gleichmäßig
einwirkender Hitze ein Verziehen der KollektorlameXlen nicht ausgeschlossen werden
kann. Zum Abführen von Verschleißteilchen sind unterhalb der Schlitze der
Kollektorlamellen
innerhalb des Kollektor-Tragelementes offene Kammern vorgesehen, die zur Aufnahme
von Verschleißteilchen dienen. Die Verschleißteilchen werden sich aber infolge der
Zentrifugalkräfte viel weniger in Längsrichtung der Achse des Motors bewegen, sondern
vielmehr aufgrund der Zentrifugalkräfte in einer senkrechten Richtung von der Achse
weggeschleudert werden. Bei dem bekannten Flachkollektor sind aber die Kollektorlamellen
unmittelbar auf beiden Seiten der Schlitze zwischen den Kollektorlamellen mittels
Verankerungsteilen verankert. Dies bedeutet, daß die Verschleißteilchen gerade in
dem wichtigen Bereich innerhalb der Schlitze der Kollektorlamellen nicht innerhalb
der Schlitze nach außen geschleudert werden können, da die Schlitze am Umfang der
Kollektorlamellen mittels der Verankerungsteile geschlossen sind. Anfallende Verschleißteilchen
können sich so innerhalb der Schlitze vor den sie verschließenden Verankerungsteilen
stauen, und zumindest bei längerer Laufzeit des Motors zu einer Behinderung führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flach-Kollektor der eingangs genannten Art zu
schaffen, dessen Kollektorlamellen verzugsfrei eingebettet.sind, und der bezüglich
auftretender Verschleißteilchen einen Selbstreinigungseffekt aufweist.
-
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, daß das von der Nabe ausgehende
Kollektor-Tragelement gleichmäßig tellerförmig
mit planer Oberfläche
vorgesehen ist, und die Verankerungsteile den Umfang der Kollektorlamellen umgreifen,
wobei die Verankerungsteile im Bereich der Schlitze der Kollektorlamellen Aussparungen
aufweisen.
-
Durch die Aussparung der Verankerungsteile im Bereich der Schlitze
sind diese auf ihrer gesamten Länge insbenondere aber auch am Umfang offen, so daß
auftretende Verschleißteilchen durch die Zentrifugalkraft aus den Schlitzen zwischen
den Kollektorlamellen weggeschleudert werden. Die Kollektorlamellen liegen auf einem
gleichmäßigen, tellerförmigen mit planer Oberfläche ausgebildeten Kollektor-Tragelement
auf, und am Umfang werden die Kollektorlamellen außer der Aussparungen im Bereich
der Schlitze von einem Bördelrand gehalten. Das tellerförmige Kollektor-Tragelement
bildet mit seiner Planoberfläche und seiner gewölbten Unterseite eine homogene Einheit,
die eventuelle innere Kräfte, die durch Hitzeeinwirkung auf das Kollektor-Tragelement
entstehen können, gleichmäßig verteilt. Die Verankerungsteile umfassen den Umfang
der Kollektorlamellen mit einem Bördelrand auf über neunzig Prozent ihres Umfanges,
wodurch eine feste plane Einbettung der gesamten Oberfläche der Kollektorlamellen
erreicht wird. Die einxlnen Lamellen werden dadurch in einer gleichen Ebene gehalten,
so daß beim Abtasten durch die Schleifbürsten ein absolut runder Lauf des Kollektors
vorhanden ist.
-
Für die verzugs freie Lagerung der Kollektorlamellen ist es
weiterhin
wichtig, daß das Kollektor-Tragelement mit seiner Nabe gleichmäßig auf die Ankerachse
aufgebracht wird, um einen Rundlauf des Kollektors zu gewährleisten. Die Nabe weist
zu diesem Zweck innenseitig umlaufende Wülste auf. Diese Wülste gewährleisten, daß
die Nabe mittelpunktsymmetrisch auf die Achse gepresst werden kann, wobei gleichzeitig
ein Presssitz auf der Achse entsteht, so daß eine spezielle Sicherung des Kollektors
gegen Verdrehen, z.B. mittels Verklebungen nicht angewendet werden brauch; .
-
Die Nabe weist auf der wicklungsabgewandten Seite eine Erweiterung
auf. Diese Erweiterung dient dazu, um Material aufnehmen, dak beim Aufpressen der
Nabe auf die Achse in den Bereich der Erweiterung verdrängt wird. Auf diese Weise
wird durch den Presslitz verdrängtes Material abgeführt und kann nicht durch Pressungen
zwischen Achse und Nabe die plane Oberfläche der Kollektorlamellen und des Tragelementes
gefährden. Ohne diese Erweiterung im Außenbereich der Nabe wäre auch der Rundlauf
einer Anlaufscheibe in Frage gestellt, die an das nabenseitige von der Wicklung
abgewandten Seite des Kollektor-Tragelementes zwischen dem Achslager selbst eingeführt
wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von. Zbichnungen näher erläutert,
wobei in der folgenden Beschreibung noch weitere Merkmale erläutert werden.
-
Es zeigen:
Fig. 1 die Unterseite eines erfindungsgemäßen
Flach-Kollektors mit Ansicht des Kollektor-Tragelementes, sowie der Anschlußfahnen
der Kollektorlamellen, Fig. 2 die Oberseite des Flach-Kollektors mit seiner Einbettung
in Form eines Bördelrandes, der die Schlitze der Kollektorlamellen am Umfang ausspart,
Fig. 3 einen Schnitt A/A der Fig. 2 zur Darstellung des tellerförmigen Kollektor-Tragelementes
und der Nabeninnenseite mit Befestigungswülsten.
-
Die Fig. 1 zeigt den Flach-Kollektor mit dem Kollektor-Tragelement
1 von der Unterseite und die Anschlußfahnen 5 der Kollektorlamellen 7, die auf der
planen Oberfläche des Kollektor-Tragelementes 1 angeordnet sind. Weiterhin sind
aus der Fig. 1 Kammern 4 ersichtlich, die unterhalb der Schlitze 9 der Kollektorlamellen
angeordnet sind, um ein Durchfallen von Verschleißteilchen zu gestatten. Das Kollektor-Tragelement
1 wird mit der Nabenunterseite 2 auf die Achse eingeführt, wobei zur besseren Zentrierung
im Bereich der Einführungsstelle eine Ausweitung lo innerhalb der Nabe vorgesehen
ist.
-
Die Fig. 2 zeigt den Kollektor in einer Ansicht von oben mit Darstellung
der Kollektorlamellen 7, die auf fast dem gesamten Umfang von einem Bördelrand 8
umfasst werden. Im äußeren,offenen Bereich 6 der Schlitze 9 der Kollektorlamellen
ist jedoch
eine Aussparung innerhalb des Bördelrandes 8 vorgesehen,
um den Verschleißteilchen, die durch die Fliehkraft weggeschleudert werden, einen
freien Abfluß zu gewährleisten.
-
Der Bördelrand 8 ist zwar auch im Fußbereich der Anschlußfahnen 5
in diesem Ausführungsbeispiel unterbrochen, ger kann jedoch auch bei Bedarf diesen
Teil des Umfanges der Kollektorlamellen 7 umfassen. Die Fig. 2 zeigt, wie der Umfang
der Kollektorlamellen 7 im Bereich eines Radius 11 unterhalb des Bördelrandes 8
von diesem umfasst wird. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Kollektorlamellen 7
aubder planen Oberfläche des Kollektor-Tragelementes 1 aufliegen und zusammen mit
der Halterung im Nabenbereich und am Umfang eine plane Einheit bilden, die ein Verziehen
weitgehend ausschließt. Durch die homogene syBmetrische Ausführung des Kollektor-Tragelementes
1 mit seiner gewölbten Unterseite und seiner planen Oberfläche werden alle, z.B.
durch Hitze hervorgerufenen Kräfte gleichmäßig verteilt, so daß ein einseitiges
Verziehen der Trageinheiten ausgeschlossen ist.
-
Aus Fig. 3 ist weiterhin ersichtlich, daß im Nabeninneren Wülste 11
vorgesehen sind, die einen Preßsitz der Nabe auf der nicht dargestellten Achse des
Motors sichern. An der Nabenoberseite 3 ist weiterhin eine Ausweitung 12 vorgesehen,
die Material aufnimmt, welches durch die Ausführung des Preßsitzes nach dieser Seite
herausgedrängt werden kann.
-
An die obere Seite 3 der Nabe an die Ausweitung 12 anschliessend ist
eine hier nicht dargestellte Anlaufscheibe vorgesehen,
die auf
die Achse des Motors aufgesteckt wird. Für einen gleichmäßigen Lauf dieser Scheibe,
die den Abstand zur Lagerung des Motors gewährleistet, ist es wichtig, daß die Ausweitung
12 etwaiges ausgepresstes Material aufnimmt, damit dieses nicht die Planfläche der
Nabe gefährdet.
-
Insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die einzelnen
Kollektorlamellen plan zueinander ausgerichtet sind, da diese Ausrichtung durch
den umlaufenden Bördelrand in Verbindung mit einem Werkzeug bei der Herstellung
ermöglicht wird. Die Lammellen 7 liegen mit ihrer gesamten Oberseite ausschließlich
der Anschlußfahnen 5 auf der Planfläche des Kollektor-Tragelementes 1 auf und werden
zusätzlich durch Überlappungen im Bereich der Nabe gehalten. Durch diese großflächige
Einbettung der Lamellen 7 ist ein Verziehen derselben weitgehend ausgeschlossen.
Die Schlitze 9 der Kollektorlamellen sind auf ihrer gesamten Länge frei, insbesondere
weisen sie aber auch am Umfang einen offenen Bereich 6 auf, der ein freies Herausschleudern
der Verschleißteilchen durch die Flielkraftge statte@+ Patentansprüche