DE2527016A1

DE2527016A1 - Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2527016A1
Application number: DE19752527016
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Ezaki; Yukuo Karube; Koji Suzuki; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Priority date: 1974-06-18
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-08
Also published as: US4015181A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Canon K. K. und Canon Seiki K. K. Case

Tokyo / Japan

Gleichstrommotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrommotor, insbesondere auf einen Gleichstrommotor mit einer Zentrifugalregeleinrichtung zur Motordrehzahlsteuerung.

Es gibt zahlreiche Gleichstrommotoren mit einer Regeleinrichtung zur Drehzahlsteuerung. Unter diesen ist ein relativ populärer Typ der, bei dem die Reglerschalter der Regelvorrichtung dafür ausgelegt sind, durch Zentrifugalkraft in einer senkrecht zur Motordrehachse verlaufenden Richtung geöffnet und geschlossen zu werden. Bei einem mit einer derartigen Regelvorrichtung versehenen Motor ist jedoch die auf die Reglerschalter einwirkende Kraft nicht konstant und insbesondere dann nicht, wenn die Drehrichtung des Motors geändert worden ist. Dieses ist insofern nachteilig, als die gesteuerte Drehzahl nicht

München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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immer unabhängig von der Motordrehrichtung kostant gehalten werden kann. Darüber hinaus ist dabei die Reglervorrichtung an einer Stelle angeordnet, die von den Ankerspulen in axialer Richtung der Drehwelle entfernt gelegen ist, so daß die Motorgröße nicht verringert werden konnte, und außerdem umständliche Maßnahmen erforderlich waren, um die Verbindung zwischen den verschiedenen elektrischen Teilen während der Motormontage herzustellen. Insbesondere letzterer Umstand trifft auf einen Motor zu, bei dem die Reglervorrichtung bezüglich der Ankerspule auf der entgegengesetzten Seite gegenüber derjenigen Seite angeordnet ist, auf der sich der Gleichrichter befindet und die elektrischen Funkenunterdrückungselemente zwischen den Segmenten des Kommutators und zwischen den Reglerschaltkontakten liegen.

Zur Vermeidung der vorstehend angegebenen Nachteile bei einem Motor, der mit einer in der senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene arbeitenden Reglervorrichtung versehen ist, ist schon ein Motor vorgeschlagen worden, dessen Reglervorrichtung in einer die Motordrehachse enthaltenden Ebene arbeitet. Bei einem ersten Beispiel eines solchen Motors sind

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drei zylindrische Gewichtskörper radial bezüglich der Drehwelle und zwischen Spulen eingesetzt, deren Wicklungen auf drei symmetrisch und radial angeordneten Kernen vorgesehen sind, wobei die Drehwelle mit Hilfe eines elastischen Gliedes bezüglich des Kerns auf der gegenüber der Seite, auf der sich der Kommutator befindet, gegenüberliegenden Seite befestigt ist, wobei ferner schrauben in die entsprechenden Gewichtskörper von deren Rückseiten aus und radial bezüglich der Drehwelle eingedreht sind, weiterhin erste Silberkontakte an den Spitzenenden der Schraubenglieder und zweite Silberkontakte an den Spitzenenden von Leiterstücken angebracht sind, welche aus den Segmenten des Kommutators nach außen frei liegen, und wobei schließlich die zweiten Silberkontakte den ersten Silberkontakten gegenüberstehend angeordnet sind. Ein zweites Beispiel ist ein Motor, bei dem einer oder mehrere der Ankerpole Hilfspole, d. h. ohne hierauf befindliche Wicklungen, sind, die mit parallel zur Drehwelle verlaufenden Bohrungen versehen sind, in welchen die Reglerschalter mit ihren beweglichen und festen Kontaktstücken befestigt und für ein Öffnen und Schließen in einer Ebene betreibbar sind, die die Achse der Drehwelle enthält.

Alle diese Motoren benötigen aber spezielle Verbindungen für den Kommutator und den Ankerkern, was

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seinerseits die Konstruktion des Ankers selbst kompliziert macht und damit Anlaß zu verschiedenen Fertigungsproblemen gibt.

Beispielsweise müssen bei dem oben erwähnten ersten Motorbeispiel zusätzliche Leiterstücke zu den Kommutatorsegmenten vorgesehen werden, und außerdem müssen nachteiligerweise spezielle Anschlußprozeduren beim Anschließen der Funkenlösch-Bauelemente zwischen den Kommutatorsegmenten und zwischen den Reglerschaltern bewältigt werden. Bei dem zweiten Motorbeispiel müssen unter den Ankerpolen einer oder mehrere wicklungsfreie Hilfspole sowie Bohrungen in diesen Hilfspolen vorgesehen sein. Auch müssen, wenn drei Ankerpole, von denen einer den Hilfspol umfaßt, vorgesehen sind, vier spezielle und geometrisch unregelmäßige Kommutatorsegmente mit zwei kleineren Segmenten zum Anschluß der Reglerschalter vorhanden sein, so daß spezielle Verbindungsprozeduren zwischen den einzelnen elektrischen Teilen befolgt werden müssen.

Alle die bisher vorgeschlagenen Motoren sind von spezieller Bauart, die eine starke Modifizierung der normalen Motore erfordern, was sich in entsprechend komplizierter Herstellung und hohen Fabrikations-

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kosten äußert.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen neuartigen Gleichstrommotor bereitzustellen, bei dem die verschiedenen Probleme der bekannten, vorstehend beschriebenen Gleichstrommotoren vermieden sind. Insbesondere soll dabei eine verringerte Baugröße angestrebt und dieselbe geregelte Drehzahl sowohl bei der normalen als auch der Rückwärtsdrehung sichergestellt werden, wobei das Ganze leicht herzustellen ist und die elektrischen Verbindungen zwischen Kommutator und den Ankerwicklungen sowie zwischen diesen und der Reglervorrichtung stark vereinfacht sind. Zu dem Aufgabenkreis der Erfindung gehört es auch, den oben beschriebenen Motor so zu konstruieren, daß die Reglerschalter zum Öffnen und Schließen in einer Ebene betätigbar sind, die die Achse der Drehwelle enthält, und daß die elektrischen Verbindungen zwischen den Reglerschaltern und den Kommutatorsegmenten sowie dem Anker nur auf einer Seite der Drehwelle des Ankerkerns in dessen axialer Richtung hergestellt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich die Reglerschalter in den zwischen den vorstehenden Polen des Ankerkerns definierten Räumen, und sind die Haltemittel für die Reglerschalter am Kern und in der Nähe des Kommutators auf derselben Seite vorgesehen, auf der auch der Kommutator liegt, wodurch die vorstehend beschriebene Aufgabe ohne die Notwendigkeit eines Umbaues vorhandener Gleichstrommotortypen, insbesondere deren Kommutatoren, Ankerkerne usw., gelöst werden kann.

Zu dem Aufgabenkreis der Erfindung gehört es weiterhin, die elektrischen Verbindungen zwischen den Funkenlösch-Elementen, die zwischen den Reglerschaltkontakten und zwischen den Kommutatorsegmenten herzustellen sind, sowie die elektrischen Verbindungen zwischen dem Reglerschalter und den Kommutatorsegmenten stark zu vereinfachen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dem dadurch Rechnung getragen, daß eine Verteilerplatte mit den zwischen den Reglerschaltkontakten und zwischen die Kommutatorsegmenten anzuschließenden elektrischen Elementen zusammen mit der Halterung für die Reglerschalter und den Kommutator in einem Bund auf einer

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Seite der Drehwelle des Ankers in dessen axialer
Richtung angeordnet ist.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 10 den Aufbau des Drehankers und der

Reglervorrichtung in einem bekannten Gleichstrommotor zusammen mit weiteren Komponenten und Verbindungen zwischen den elektrischen
Teilen, und zwar im einzelnen
Fig. 1 eine Schrägansicht einer Ausführungsform des Drehankers des bekannten
Gleichstrommotors,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Anker in Richtung der Pfeile I-I in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht von links des Ankers in Richtung der Pfeile H-II in Fig. 2, Fig. 4 eine Seitenansicht von rechts des

Ankers, gesehen in Richtung der Pfeile IH-III in Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Ansicht der gedruckten Verteilerplatte 5 nach Fig. 1, 2 und 4,

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Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Darstellung des Aufbaus der Isolierplatte in Fig. 2,

Fig. 7 eine schematische Ansicht zur Darstellung des Aufbaus der Reglervorrichtung 6 in Fig. 1, 2 und 4,

Fig. 8 das Schaltbild zum Herstellen der elektrischen Verbindungen zwischen den elektrischen Teilen der gedruckten Verteilerplatte 5 in Fig. 5,

Fig. 9 das Schaltbild der elektrischen Teile der Reglervorrichtung 6 in Fig. 7,

Fig. 10 das Schaltbild des Ankerstromkreises des Drehankers nach Fig. 1 und 2,

Fig. 11 bis 19 den Aufbau des Drehankers und der Reglervorrichtung bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des Gleichstrommotors sowie weiterer Komponenten und Verbindungen zwischen den elektrischen Teilen, und zwar im einzelnen Fig. 11 eine Vorderansicht der Reglervorrichtung bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Gleichstrommotors, Fig. 12 eine Schnittansicht längs der Linie

IV-IV in Fig. 11,

Fig. 13 eine Schrägansicht der Reglervorrichtung, Figv 14 eine Schnittansicht des Drehankers bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform

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des Gleichstrommotors, der mit einer Reglervorrichtung nach Fig. 11 bis 13 ausgestattet ist,

Fig. 15 eine Seitenansicht von rechts, gesehen in Richtung der Pfeile V-V in Fig. 14,

Fig. 16 eine Seitenansicht von links des

Ankers insbesondere der gedruckten Verteilerplatte 15, gesehen in Richtung der Pfeile VI-VI in Fig. 14,

Fig. 17 eine Ansicht zur Darstellung der

Anordnung der verschiedenen elektrischen Elemente auf der gedruckten Verteilerplatte ,

Fig. 18 eine schematische Ansicht zur Darstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den Ankerspulen 12 und dem Kommutator 14 und der Reglervorrichtung 16 und der gedruckten Verteilerplatte 15,und

Fig. 19 das Schaltbild der Ankerschaltung des Drehankers.

Vor der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors sei der Drehanker und die Reglervorrichtung sowie die weiteren Komponenten

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und elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen des bekannten Gleichstrommotors nach Fig. 1 bis 10 beschrieben.

Im einzelnen geht der Aufbau des Drehankers aus Fig. 1 bis 3 hervor, wobei das Bezugszeichen 1 die Drehwelle des Ankers bezeichnet, ferner 2 die Ankerspulen, die je einen gleichförmig um jeden vorspringenden Pol eines Eisenkerns 3 aus weichmagnetischem Material gewickelten Leitungsdraht umfaßt, und 4 einen Kommutator, der an der Drehwelle 1 mit einem zwischensitzenden Isolierglied befestigt und mit Kommutatorsegmenten 4a sowie Kontaktfahnen 4b versehen ist. Weiterhin sind an der Drehwelle 1 eine gedruckte Verteilerplatte 5 und eine Reglervorrichtung 6 befestigt. Zwischen Reglervorrichtung 6 und der Verteilerplatte 5 befindet sich eine Isolierplatte 7, die die aus Fig. 6 ersichtliche Gestalt hat.

Einzelheiten der Reglervorrichtung 6 ergeben sich insbesondere aus Fig. 4 und 7. Hiernach sind ein Leiterstück 6d und zwei Leiterstücke 6e, 6e' in die Basis 6h der Reglervorriohtung 6 eingebettet, wobei in gegenüberliegenden Endteilen des Leiterstückes 6d, mit der Drehwelle 1 als Begrenzung, Stellschrauben 6c und 6c^f aus leitendem Material, die im

wesentlichen senkrecht zur Achse der Drehwelle 1 verlaufen, so angeordnet sind, daß deren Kontaktabstände in der gewünschten Weise eingestellt werden können. An den Spitzen der Stellschrauben 6c und 6c¹ befinden sich Kontaktkuppen 6g und 6g^f.

Blattfedern 6b und 6b', die aus leitendem Material hergestellt sind, sind an den Leiterstücken 6e und 6e^f befestigt, ferner sind Gewichte 6a, 6a¹ sowie Kontakte 6f, 6f an den freien Enden der Blattfedern 6b und 6b¹ befestigt. Die Kontakte 6f und 6f* werden unter der Wirkung der Federkräfte der Blattfedern 6b und 6b¹ gegen die vorstehend erwähnten Kontakte 6g und 6g¹ gedrängt.

Die Art und Weise, auf die die Leiterstücke 6d, 6e, 6e· und die Kontakte 6f, 6g. und 6f', 6g¹ miteinander verbunden sind, ist aus Fig. 9 ersichtlich, wonach die Kombination der Kontakte 6f-6g und 6f'-6g¹ die Regierschalter bilden.

Einzelheiten der gedruckten Verteilerplatte 5 sind in Fig. 5 dargestellt. Hiernach sind Funkenlösch-Widerstände R1 eingefügt und liegen zwischen den Kommutatorsegmenten 4a, ferner liegen Funkenlösch-

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Widerstände R2 zwischen den Reglerschaltkontakten 6f-6g und 6f'-6g·, und schließlich sind Leiterteile 5a bis 5g auf der gedruckten Verteilerplatte 5 vorgesehen. Die Leiterteile 5a, 5b und 5c, 5d, sind die Anschlüsse für die Widerstände R2, während die Leiterteile 5e, 5f, 5g die Anschlüsse für die Widerstände R1 bilden. Die Art und Weise, auf die die verschiedenen elektrischen Elemente R1, R2 und 5a bis 5g miteinander verbunden sind, ist in Fig. 8 dargestellt.

Die elektrische Schaltung des oben beschriebenen Drehankers ist in Fig. 10 dargestellt. Hiernach ist je ein Ende jeder die Ankerspule 2 bildenden Wicklung mit den Kontaktfahnen 4b des Kommutators 4 verbunden, während die je anderen Enden mit der Reglervorrichtung 6 verbunden sind. Bürsten 8 stehen in bekannter Weise in Kontakt mit den Segmenten 4a des Kommutators 4, die ihrerseits an eine Spannungsquelle E angeschlossen sind.

Nachstehend sei die Methode beschrieben, nach der die elektrischen Verbindungen zwischen den Spulen 2, dem Kommutator 4, der gedruckten Verteilerplatte 5 und der Reglervorrichtung 6 während des Zusammenbaus des vorstehend beschriebenen Drehankers hergestellt werden (vergl. auch Fig. 1 bis 10). Bei zwei der drei

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Ankerwicklungen 2 sind deren Enden 2a (Fig. 10) mit dem Anschluß 5a (Fig. 9) des Funkenlöschwiderstandes 2, der zwischen den Reglerkontakten 6f-6g und 6f'-6g¹ liegt, und mit dem Ende des Leiterstücks 6e (oder 6e') der Reglervorrichtung 6 verbunden, während die anderen Enden 2t» mit den Kontaktfahnen 4b des Kommutators 4 und von dort aus mit dem Anschluß 5e des Funkenlösch-Widerstandes R1 verbunden sind, die zwischen den KommutatorSegmenten 4a liegen und auf der gedruckten Verteilerplatte 5 gebildet sind. Bei der dritten Wicklung ist deren eines Ende 2b in ähnlicher Weise wie das vorstehend beschriebene angeschlossen, während das andere Ende 2a mit dem Leiterstück 6d der Reglervorrichtung 6 verbunden ist.

Bei einer derartigen Schaltung ist die Verdrahtung schwierig auszuführen, da ein Teil eines einfach isolierten Leiters zunächst mit einer Kontaktfahne 4b und von dort aus mit einem Anschluß der gedruckten Verteilerplatte verbunden werden muß.

Die Wirkungsweise der insoweit beschriebenen Reglervorrichtung ist kurz die folgende: Die Reglerkontakte 6f, 6g und 6f, 6g¹ sind normalerweise unter dem Einfluß der elastischen Kräfte der Blattfedern 6b und 6b¹

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geschlossen, wenn aber die Drehzahl des Drehankers zunimmt, verringern die auf die Gewichte 6a und 6a· einwirkenden Zentrifugalkräfte die elastischen Kräfte der Federn 6b und 6b^f, so daß die Drehzahl zunächst noch zunehmen kann, bis sie den durch die Stellschrauben 6c und 6c¹ bestimmten Regelwert überschreitet, d. h. bis die auf die Gewichte einwirkenden Zentrifugalkräfte die elastischen Kräfte der Blattfedern 6b und 6b^f überwinden, worauf die Kontakte 6f, 6g und 6f^f und 6g¹ öffnen.

In der in Fig. 10 dargestellten Stellung fließt der von der Speisequelle E gelieferte Strom zu den Ankerwicklungen 2 über die Bürsten 8 und, fehlerlos, über die Kontakte 6f-6g und 6f^!-6g' unabhängig von der relativen Lage zwischen den Bürsten 8 und den Kommutatorsegmenten 4a, der Ankerstrom wird daher entsprechend der Drehzahl des sich drehenden Ankers ein- und ausgeschaltet_:derart, daß der Anker seine Drehzahl beibehält.

Da jedoch, wie aus Fig. 4 und 7 hervorgeht, die Blattfedern 6b, 6b¹ und die Gewichte 6a, 6a¹ in einer Ebene senkrecht zur Drehwelle 1 liegen und deshalb die Trägheitskräfte, die auf die Gewichte

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6a, 6a* während einer Rechtsdrehung entgegen jenen Trägheitskräften gerichtet sind, wie diese bei einer Linksdrehung infolge der Winkelbeschleunigung auftreten, ist es unmöglich, die Drehzahl auf einen und denselben Wert für beide Drehrichtungen einzustellen.

Man erkennt also, daß, wenn bei dem bekannten Gleichstrommotor, dessen Anker entsprechend Fig. 1 bis 10 aufgebaut ist, die Reglerschalter in einer Ebene senkrecht zur Drehwelle geöffnet und geschlossen werden, die voreingestellte Drehzahl bei rechtsdrehenden Anker tatsächlich einen etwas anderen Wert annimmt als bei Linksdrehung. Dieses führt zu dem Nachteil, daß ein derartiger Anker nicht in der Lage ist, beispielsweise für Tonbandgeräte mit automatischer Umschaltung und dergl., eingesetzt zu werden. Außerdem erfordert der bekannte Motor umständliche Verdrahtungsprozeduren, da der Gleichrichter und die gedruckte Verteilerplatte nebst ihren aufgedruckten Funkenlösch-Widerständen, die zwischen den Kommutatorsegmenten liegen, auf gegenüberliegenden Seiten der Drehwelle liegen und sich der Anker zwischen Kommutator und Verteilerplatte befindet.

Demgegenüber macht die Erfindung einen neuen Gleichstrommotor verfügbar, der die vorstehend geschilderten

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Nachteile des bekannten Gleichstrommotors vermeidet. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors ist nachstehend an Hand der Fig. 11 bis 16 beschrieben. Hierbei sei zunächst an Hand der Fig. 11 bis 13 der Aufbau der Reglervorrichtung des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors beschrieben. In diesen Figuren ist die Drehwelle des Ankers (Fig. 14) mit 11 bezeichnet, und die Reglervorrichtung mit 16. Die Reglergrundplatte 16h ist aus nichtleitendem Material hergestellt und hat zwei vorspringende Teile 16h und 16h¹, die in axialer Richtung der Drehwelle 11 verlaufen, sowie einen zylindrischen Innenflächenteil 162h, der im wesentlichen ringförmig die Drehwelle 11 umgibt. Eine Reglergrundplatte 16h aus nichtleitendem Material hat zwei in axialer Richtung der Drehwelle 11 vorstehende Teile 161h und 161h¹. In der Reglergrundplatte 16h sind Stützglieder I6i und I6i» für die festen Kontakte eingebettet. Die Stützglieder I6i und I6i^f sind aus leitendem Mat erial hergestellt und haben ebene Form. Die Stützglieder I6i und I6i· für die •festen Kontakte stehen je mit einem Ende aus den vorspringenden Teilen 161h und 161h¹ der Reglergrundplatte 16h in axialer Richtung der Drehwelle vor, und diese Enden der Stützglieder sind mit den festen Kontakten 16f und I6f' versehen. Die anderen Enden

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I6ii und I6ii» der Stützglieder für die festen Kontakte dienen als die Anschlüsse für die festen Kontakte I6f und I6f^f. Mit I6j und 16 j · sind Stützglieder für die beweglichen Kontakte bezeichnet, die in der Reglergrundplatte 16h eingebettet sind, aus leitendem Material bestehen und die Form bogenförmiger ebener Platten haben. Die gegenüberliegenden Enden 161J, 162j und 161J^!, 162J¹ der Stützglieder für die beweglichen Kontakte springen nach außen aus den Vertiefungen 163h in der Reglergrundplatte 16h hervor und dienen als Verbindungsanschlüsse. Zwischenteile 163j und 1630' der Stützglieder 16j und I6j* für die beweglichen Kontakte liegen nach außen von der Reglergrundplatte frei und elektrisch leitende Blattfedern 16b und 16b¹ sind elektrisch und mechanisch mit den Zwischenteilen verbunden. Diese Blattfedern 16b und 16b¹ verlaufen in axialer Richtung der Drehwelle 11, und ihre freien Enden sind elektrisch und mechanisch an Gewichten 16a und 16a¹ befestigt, die gleichfalls aus leitendem Material bestehen. Die Gewichte 16a und 16a· sind mit Schraublöchern versehen, in die Schrauben 16c und 16c¹ aus leitendem Material eingeschraubt sind. Die Schrauben 16c und 16c¹ können in ihren Gewindelöchern der Gewichte 16a und 16a¹ vor- und zurückgeschraubt werden und sind an ihren Spitzen mit den beweglichen

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Kontakten 16g und 16g· versehen. Die beweglichen Kontakte 16g und 16g^f und die vorstehend erwähnten festen Kontakte 16f und I6f· sind so angeordnet, daß sie in Kontakt miteinander durch die elastischen Kräfter der Blattfedern 16b und I6b^f gedrängt werden. Die Kombination der Kontakte 16f-i6g und I6f^f-16g· bildet die Reglerschalter. Es sei bemerkt, daß die entgegengesetzten Enden 161j, 161 j *, 162j und 162J' der Stützglieder 16j und I6j* für die beweglichen Kontakte 16g und 16g¹ als deren Anschlußstellen benutzt werden.

Die vorstehend beschriebene Reglervorrichtung 16 arbeitet mit dem Motor derart zusammen, daß, wenn die Ankerdrehzahl die voreingestellte Drehzahl überschreitet, die auf die Gewichte 16a und I6a^f wirkenden Zentrifugalkräfte so groß werden, daß die Kontakte I6f-I6g und 16f'-16g· entgegen der Rückstellkraft der Blattfedern 16b und 16b¹ öffnen. Hierdurch wird die Ankerdrehzahl bei der voreingestellten Drehzahl gehalten. Da aber erfindungsgemäß die festen und die freien Enden der Blattfedern 16b und 16b¹ in einer Ebene angeordnet sind, die die Achse der Drehwelle 11 enthält, also die Kontakte I6f, 16g und I6f, 16g' ihre Öffnungsund Schließbewegung in dieser, die Achse der Dreh-

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welle 11 enthaltenden Ebene ausführen, ergibt sich, daß jegliche Änderung in der eingestellten Drehzahl auch bei unterschiedlichen Drehrichtungen des Ankers vermieden sind.

Nachstehend ist ein Ausfülirungsbeispiel eines mit der vorstehend beschriebenen Reglervorrichtung 16 versehenen Motors beschrieben.

Fig. 14 bis 16 zeigen den mit der Reglervorrichtung 16 versehenen Motor, insbesondere dessen Drehanker. Der Kommutator 14 ist auf der Drehwelle 11 des Ankers befestigt. Der Kommutator 14 umfaßt drei Kommutatorsegmente 14a und drei Kommutatoranschlußfahnen 14b, die an ihre entsprechenden Kommutatorsegmente elektrisch angeschlossen sind. Die Kontaktfahnen 14b haben die aus Fig. 16 ersichtliche Gestalt.

Auf einer gedruckten Verteilerplatte 15 sind die "erforderlichen Funkenlösch-Schaltungsbauelemente vorgesehen, die zwischen benachbarte Kommutatorsegmente 14a und auch zwischen die Reglerkontakte I6f-16g und I6f^!-i6g^f einzufügen und anzuschließen sind. Die gedruckte Verteilerplatte 15 ist an der Drehwelle 11 mit Hilfe des Kommutators 14 befestigt. Der auf der Drehwelle 11 befestigte Ankerkern hat drei vorspringende Pole,auf denen die Ankerwicklungen 12

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angeordnet sind.

Die Reglergrundplatte 16h sitzt mit ihrem zylindrischen Teil 162h auf dem Außenumfang der gedruckten Verteilerplatte 15 und ist mit ihren vorspringenden Teilen 161h und I6ih^f an der Seitenfläche des Ankers befestigt, beispielsweise festgeklebt. Sonach erstrecken sich beim erfindungsgemäßen Motor die vorstehenden Teile I6ih und 161h¹ der Reglergrundplatte 16h zusammen mit den Blattfedern in axialer Richtung der Drehwelle in den Zwischenraum zwischen den Polen des Ankers 13 , was die Abmessungen des Ankers in axialer Richtung stark reduziert.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat der Ankerkern 3 Pole und zwei Reglerkontaktgruppen, andererseits ist der erfindungsgemäße Motor nicht hierauf beschränkt, es können also auch die Ankerpole und die Reglerkontakte in anderer Anzahl vorhanden sein, wenn dieses im Einzelfall gewünscht ist.

Einzelheiten der verschiedenen elektrischen Schaltungselemente auf der gedruckten Verteilerplatte sind in Fig. 16 und 17 dargestellt. Dort bezeichnet 150 die Grundplatte der Verteilerplatte 15, und 15a bis 15e bezeichnen auf der Grundplatte 150 gebildete Leiterteile.

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Zwischen den Leiterteilen 15a und 15b, 15b und 15c sowie 15c und 15a sind erste elektrische Bauelemente R3, z. B. Widerstände, Kondensatoren oder dergl. (hierin einfach als Widerstände bezeichnet) vorgesehen, die zwischen benachbarten Segmenten 14a des Kommutators 14 liegen, um hierzwischen entstehende Funken zu löschen. Weiterhin sind zwischen den Leiterteilen 15a und 15d sowie zwischen den Leiterteilen 15c und 15e zweite elektrische Bauelemente R4 wie Widerstände, Kondensatoren oder dergl. (wiederum einfach als Widerstände bezeichnet) vorgesehen, die zwischen den Reglerkontakten I6f-I6g und I6f'-16g¹ der Reglervorrichtung 16 liegen, um an diesen Kontakten erzeugte Funken zu löschen. In vorbestimmten Teilen der Grundplatte 150 sind Ausschnitte 150a bis 150c vorgesehen. Die Ausschnitte 150a und 150b nehmen die Endteile I6ii, I6ii^f der Stützglieder I6i, I6i' der festen Kontakte I6f, I6f' der Reglervorrichtung 16 auf, während der Ausschnitt 150c die Endteile 161 j, 161 j¹ der Stützglieder 16j, 16j» der beweglichen Kontakte 16g, 16g¹ aufnimmt.

Die Leiterteile 15a bis 15e und die Widerstände R3 und R4 können auf der Grundplatte 150 nach üblichen Methoden aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht werden.

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Nachstehend sei· die Art und Weise beschrieben, auf die die elektrischen Verbindungen zwischen den Ankerspulen 12, dem Kommutator 14, der Reglervorrichtung und der gedruckten Verteilerplatte 15 während des Zusammenbaus des Ankers vorgenommen werden. Wie aus Fig. 16 und 18 hervorgeht, sind die Leiterteile 15a, 15b und 15c der gedruckten Verteilerplatte 15 an den den drei Kontaktfahnen 14b des Gleichrichters bzw. Kommutators 14 vorgesehen,, so daß, wenn die Kontaktfahnen 14b und die Leiterteile 15a, 15b und 15c aneinander angrenzen und zusammengelötet werden, das Einsetzen und die Verbindung der Widerstände R3 zwischen benachbarten Segmenten 14a des Kommutators 14 bewerkstelligt werden kann.

Andererseits ist die Reglervorrichtung 16 so ausgebildet, daß die Enden I61i, 16ii^! der Stützglieder 16i, I6i· der festen Kontakte I6f, I6f' je in die Ausschnitte 15Oa, 150b der Grundplatte 150 der gedruckten Verteilerplatte 15 eingesetzt werden, während die Enden I61j, 161J' der Stützglieder 16j, 16j¹ der beweglichen Kontakte 16g, I6g^! in den in der Grundplatte 150 vorgesehenen Ausschnitt 150c eingesetzt werden. Die Enden I6ii, 161i^! der Stützglieder I6i, 16i' der festen Kontakte liegen in der Nähe der Leiterteile 15a, 15b der gedruckten Verteilerplatte 15

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Innerhalb der Ausschnitte 15a und 15b derart, daß sie mit den Leiterteilen 15a und 15b verbunden beispielsweise verlötet werden können. Ebenso befinden sich die Enden 161 j, 161J¹ der Stützglieder I6j, I6j^f der beweglichen Kontakte in der Nähe der Leiterteile 15d, 15e der gedruckten Verteilerplatte 15 innerhalb der Ausschnitte 15Oc sowie in einer solchen Stellung, daß sie mit den Leiterteilen 15d, 15c und mit den Enden 12a der Wicklungen zweier der drei Ankerspulen 12 verbunden, beispielsweise verlötet werden können. Sonach können (siehe Fig. 18) der Einbau und der Anschluß der Widerstände R4 zwischen den Reglerkontakten I6f-I6g und I6g-I6g' und die Verbindung der Ankerspulen 12 zu den Reglerkontakten 16f-i6g und I6f'-16g' bewerkstelligt werden. Die restliche der Ankerspulen 12 ist mit ihrem einen Ende 12a mit dem Leiterteil 15b der gedruckten Verteilerplatte 15 verbunden, beispielsweise verlötet, während die anderen Enden 12b aller drei Spulen gemeinsam miteinander verbunden sind.

Hiernach sind also die elektrischen Verbindungen zwischen den Anker spulen 12, dem Kommutator 14, der Reglervorrichtung 16 und der gedruckten Verteilerplatte 15 während des Zusammenbaus der Ankeranordnung vollständig. Die Schalter ist dabei im einzelnen in Fig. dargestellt, in der mit der Bezugsziffer 18 die bekannten

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Bürsten zur Kontaktvermittlung zu den Segmenten 14a des Kommutators bezeichnet sind. Hierüber wird elektrischer Strom zu den Ankerspulen 12 geliefert. Die Bürsten 18 sind mit einer Gleichspannungsquelle E¹ verbunden.

Nachstehend ist der Betrieb des erfindungsgemäßen Motors beschrieben. Wenn (siehe Fig. 19) Strom von der Speisespannungsquelle E¹ den Ankerspulen 12 über die Bürsten 18 zugeführt wird, wird der Ankerstrom stets über die Reglerkontakte I6f-I6g und 1Sf-IOg¹ und über die Spulen 12 fließen, so daß der Anker in bekannter Weise seine Drehung beginnt. Wenn sich die Drehzahl des Ankers so erhöht, daß die auf die Gewichte 16a, I6a^f einwirkenden Zentrifugalkräfte die elastischen Rückstellkräfte der Blattfedern 16b, 16b¹ überwinden, dann öffnen sich die Reglerkontakte 16f-i6g und löf'-iög¹, um die Stromzufuhr zu den Spulen abzuschalten, wobei dann der Anker mit seiner Drehung infolge Trägheitswirkung fortfährt. Wenn dabei dann die Drehzahl so weit abnimmt, daß die auf die Gewichte 16a, 16a¹ ausgeübten Zentrifugalkräfte kleiner als die elastischen Rückstellkräfte der Blattfedern 16b, 16b¹ werden, schließen sich die Reglerkontakte I6f-16g und 16fM6g' erneut, um wieder den Spulen 12 Strom auf die

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bereits beschriebene V/eise zuzuführen.

Wenn daher der Kontaktdruck an den Stellschrauben 16c so eingestellt wird, daß ein Öffnen der Reglerkontakte I6f-I6g und I6f'-I6g^f bei einer vorbestimmten Drehzahl auftritt, kann die Drehzahl des Motors unabhängig von der Drehrichtung stets auf diesem vorbestimmten Wert gehalten werden.

Wie beschrieben, sind die Reglerschalter bei dem erfindungsgemäßen Gleichstrommotor im Zwischenraum der Windungsschlitzteile des Ankers untergebracht, und die Anschlußteile des Reglerschalters befinden sich in der Nähe des Kommutators auf derselben Seite des Ankers, auf der auch der Kommutator liegt Hierdurch ist auch sichergestellt, daß die Ankerdrehzahl auf einem vorbestimmten Regelwert gehalten werden kann. Der erfindungsgemäße Motor eignet sich daher beispielsweise für Tonbandgeräte mit automatischem Vor- und Rücklauf, und die erforderlichen Maßnahmen zum Herstellen der Vorbindungen zwischen den einzelnen elektrischen Bauteilen während der Motormontage sind stark vereinfacht. Darüber hinau? können die Abmessungen des Ankers in axialer Richtung der Drehwelle stark reduziert werden, was

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zu einer entsprechend starken Reduzierung der Gesamtgröße des Motors führt.

Insbesondere ist selbst in jenen Fällen, in denen, wie beschrieben, die gedruckte Verteilerplatte die Funkenlösch-Schaltungsbauelement· eingefügt und an die Kommutatorsegmente und Reglerkontakt· angeschlossen hat, die Möglichkeit gegeben, den Kommutator, die gedruckte Verteilerplatte und die Anschlußstellen der Reglervorrichtung dicht benachbart zueinander auf einer Seite des Ankers anzuordnen, was zu einer starken Vereinfachung der Verdrahtung zwischen diesen Elementen und damit zu einer entsprechenden Erleichterung der Herstellung führt.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZW₁RNER . HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (069) 6J3603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Patentansprüche

( 1· !Gleichstrommotor mit einer Drehwelle, einem auf dieser befestigten Ankerkern mit einer Vielzahl vorspringender Pole, Ankerwicklungen auf den vorspringenden Polen des Kerns, einem elektrisch an die Wicklungen angeschlossenen Kommutator und Schaltmittel, die durch Zentrifugalkraft in einer die Achse der Drehwelle enthaltenden Ebene geöffnet und geschlossen werden können und dadurch den Strom zu den Wicklungen ein- und ausschalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (I6f-I6g, I6f'-I6g^f) zwischen den vorspringenden Polen des Kerns (13) angeordnet sind und durch Zentrifugalkraft in einer die Achse der Drehwelle (11) enthaltenden Ebene geöffnet und geschlossen werden können, und daß eine Befestigungseinrichtung (16h) zum Befestigen der Schaltmittel an der Drehwelle vorgesehen ist, wobei die Befestigungseinrichtung elektrische Anschlußmittel (I6ii, I6ii», 161J, 161^*) zum elektrischen Verbinden der Schaltmittel mit

München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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wenigstens jeder der Wicklungen (12) und dem Kommutator (14) aufweist, und wobei die Befestigungseinrichtung (16h) bezüglich der Wicklungen auf derselben Seite wie der Kommutator angeordnet ist.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (16h) aus nichtleitendem Material gebildet ist und einen ringförmigen Teil, der koaxial zur Achse der Drehwelle gelegen ist, sowie vorspringende Teile (161h, 161h') aufweist, die sich in axialer Richtung der Drehwelle erstrecken, wobei der ringförmige Teil bezüglicher der Wicklungen auf derselben Seite gelegen ist, auf der auch der Kommutator sitzt, und daß die vorstehenden Teile zwischen den vorspringenden Teilen des Kerns angeordnet sind.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung erste Leiterstücke (I6i, I6i^f)» die sich in axialer Richtung der Drehwelle erstrecken und in den vorstehenden Teilen eingebettet sind, sowie zweite Leiterstücke (16j, I6j^f) aufweist, die je in bogenförmiger Form

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zentriert um die Achse der Drehwelle verlaufen und in dem ringförmigen Teil eingebettet sind, lind daß die ersten und zweiten Leiterstücke elektrisch mit den Schaltmitteln mit einem Ende (I6ii, 16ii^f) der ersten Leiterstücke verbunden sind, wobei ein Ende (161J, 161J·) der zweiten Leiterstücke als die Verbindungsmittel vorgesehen sind.
4. Gleichstrommotor nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten und zweiten Leiterstücke an den vorstehenden Teilen nach außen freiliegen und daß der ringförmige Teil der Befestigungsmittel zum Herstellen der Verbindung dient.
5. Gleichstrommotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel erste(I6f, I6f) und zweite (16g, 16g') Kontakte aufweisen, die voneinander trennbar sind und durch elastische Kräfte geschlossen gehalten werden, wobei die ersten und zweiten Kontakte elektrisch mit den ersten bzw. zweiten Leiterstücken verbunden sind.

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6. Gleichstrommotor nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel des weiteren leitende elastische Glieder (16b, 16b¹) aufweisen* die elektrisch mit den zweiten Leiterstücken verbunden sind, daß die zweiten Kontakte elektrisch mit den elastischen Gliedern verbunden und von diesen getragen sind, daß die ersten Kontakte mit den ersten Leiterstücken elektrisch verbunden und von diesen getragen sind und daß die ersten und zweiten Kontakte durch die elastischen Kräfte der elastischen Glieder in gegenseitiger Berührung gehalten sind.
7. Gleichstrommotor nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel der Einstellung des Kontaktdruckes zwischen den ersten und zweiten Kontakten dienende Stellmittel (I6c, 16c¹) aufweisen.
8. Gleichstrommotor nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel leitende Gewichte (16a, 16a') aufweisen, die an den elastischen Gliedern befestigt sind.

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9. Gleichstrommtor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit einer Verteilerplatte (15) versehen ist, die mit dem Kommutator und den Schaltmitteln elektrisch verbundene Funkenlösch-Schaltungsbauelemente (R3_t R4) trägt, und daß die Verteilerplatte bezüglich der Wicklungen auf derselben Seite wie der Kommutator angeordnet ist.
10. Gleichstrommotor nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator eine Vielzahl Segmente (14a) mit Kontaktfahnen (14b) aufweist, daß die Verteilerplatte Leiterteile (15a, 15b, 15c) aufweist, die an den den Kontaktfahnen entsprechenden Stellen angeordnet sind, und daß die Leiterteile mit den an den Kommutator angeschlossenen Funkenlösch-Schaltungsbauelementen (R3) verbunden sind.
11. Gleichstrommotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte Leiterteile (15a, 15c, 15d, 15e ) an Stellen aufweist, die den Verbindungsmitteln zu den Haltemitteln entsprechen, und daß die Leiterteile mit den an die Schaltmittel angeschlossenen Funkenlösch-Bauelementen (R4) verbunden sind.

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SX-

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