DE271212C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT;

KLASSE 21 d. GRUPPE

Gemäß der Erfindung ist beabsichtigt, einen Elektromotor zu schaffen, der bei höchster Leistung möglichst geringes Gewicht zeigt und infolgedessen besonders für Handbohrmaschinen und dergleichen Werkzeuge geeignet ist. Einige Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigen Fig. ι die Gesamtanordnung von der Seite mit aufgeschnittenem Gehäuse, Fig. 2 den gleichen Motor geschnitten nach 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 und 4 zeigen den Motor von hinten und von vorn geschnitten nach 3-3, 4-4 (Fig. 2), in der Pfeilrichtung gesehen; Fig. 5 zeigt in Teildarstellung eine abgeänderte Ausführungsform, Fig. 6 dieselbe Ausführungsform von unten, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform, Fig. 8 die gleiche Anordnung im Schnitt 8-8 (Fig. 7), in der Pfeilrichtung gesehen, Fig. 9 in Einzeldarstellung die Bürstenanordnung, Fig. 10 den Schaltplan des Motors.

In der^ Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzt der Motor zwei Ringe 5 und 7, die bei 6 irgendwie verbunden sind, z. B. durch Ineinanderschrauben. Der Ring 5 weist zwei oder mehr Arme 8 auf, die vorzugsweise mit ihm aus einem Stück sind und aus einem gewölbten Teil 8^a, parallelen Stücken 8*, in Richtung der Achse verlaufend, und radial verlaufenden Endstücken 8^C bestehen. An die Stücke 8°' schließt sich die Lagerhülse 9. Der Ring 7 besitzt in ähnlicher Weise eine Anzahl von gewölbten Armen 10, und zwar vorzugsweise vier Stück, die sich gegen die Mittelachse, des Motors wölben und eine achsial verlaufende Lagerhülse 11 tragen (Fig. 2). Die Ringe 5 und 7 und die Arme 8 und 10 bilden auf diese Weise ein den Motor umhüllendes Gerippe, das als starrer Träger für die Lagerhülsen 9 und 11 dient und beide zur Mittelachse des Motors zentriert hält, wenn der Motor zusammengesetzt ist. Wenn es für erforderlich gehalten wird, kann dieses Gerippe mit Öffnungen 12 versehen sein, die dazu dienen, das Gesamtgewicht herabzusetzen. Es können auch die übrigen bekannten An-Ordnungen zur Gewichtsverminderung des Motors getroffen werden. Der Anker 13 kann in irgendeiner bekannten Weise aufgebaut sein und besitzt an dem einen Ende einen Achsstumpf 14, dessen Ende in der Traghülse 9 gelagert ist und dort gegen Drehung und Längsverschiebung durch einen Vorstecker 15 gesichert wird, der sich durch die Hülse 9 und den Achsstumpf 15 erstreckt. Isolierungen 16 von irgendeinem bekannten Aufbau sind zwischen dem Vorstecker 15 und zwischen dem Achsstumpf 14 und der Hülse 9 angeordnet, um Kurzschluß des elektrischen Stromes an diesen Punkten zu verhindern. An seinem entgegengesetzten Ende trägt der Anker einen zweiten Achsstumpf 14", der eine Verlängerung des Achsstumpfes 14 oder auch von ihm getrennt sein kann. Jedenfalls muß der eine Achsstumpf stets in Verlängerung des anderen liegen (Fig. 2). Der Achsstumpf iq^a besitzt vorzugsweise ein Anschlagstück 14* und einen schmaleren Teil 14°, der in eine geeignete metallische Buchse 17 hineinragt. Diese

ist umkleidet mit Isoliermaterial 18 von beliebiger Anordnung und ragt mit seiner Isolierung frei in ein röhrenförmiges Kuppelstück 19 hinein, dessen Mantelfläche von einer röhrenförmigen Schale 20 aus Bronze oder anderem Metall umgeben ist. Diese röhrenförmige Schale 20 ist in der Lagerhülse 11 des Gerippes untergebracht und wird darin in üblicher Weise festgehalten, wobei Isolationen 21 zwischen die Schale 20 und die Lagerhülse 11 eingeschaltet sind, um Kurzschluß zu verhindern. Der Achsstumpf 14 trägt auch den Stromsammler 22, der ebenfalls von üblicher Anordnung sein kann und gegen Relativbewegungen zum Achsstumpf 14 und zum Anker gesichert ist. Der Anker 13 und der Stromsammler 22 sind also mit den Achsstümpfen I4undi4^a starr verbunden und werden durch die Zusammenwirkung des Vorsteckers 15 und der Hülse 9 an der Drehung verhindert. Die Hülse 19 kann auf der Buchse 17 oder vielmehr auf der Isolierung 18 gedreht werden und ist verbunden mit gewölbten Armen 23, die der Form der Arme 10 folgen und unmittelbar innerhalb dieser Arme angeordnet sind. Eine Buchse 24 mit Außengewinde und umgebogenem Rand ist auf den Achsstumpf 14 drehbar aufgesetzt, wobei der umgebogene Rand mit dem Stromsammler 22 in Berührung steht. Er trägt eine geflanschte Scheibe 25 von Isoliermaterial, die dazu dient, die Buchse 24 mit einer Anzahl von Armen 23" zu verbinden, die dem Arm 23 gleichen und sich unmittelbar innerhalb der gewölbten Teile 8" der Arme 8 entsprechend deren Form wölben. Die Arme 23 und 23" laufen auf der anderen Seite in achsiale Stücke aus und tragen das Feld 26, das irgendeinen bekannten und üblichen Aufbau haben kann. Es umgibt den Anker und ist unmittelbar innerhalb der Ringe 5 und 7 des Gerippes angeordnet. Eine Scheibe 27 aus Faserstoff oder ähnlichem isolierenden Material ist auf die Buchse 24 aufgeschraubt und liegt gegen die Arme 23^s an, so daß sie sich zwischen diesen Armen und dem Teil 8^C der Arme 8 erstreckt. Die Scheibe ist stufenförmig ausgebildet und trägt auf jeder Stufe einen metallischen Ring 28, 28^Λ, 28* und 28^C, deren jeder vom anderen isoliert ist. Durch die Arme 23^s erstrecken sich Stifte 29 und 29^; sie besitzen eingezogene Teile 29* und 29^C, die Außengewinde tragen. Der Teil 29* ist in die Scheibe 27 eingeschraubt, während die Teile 29^C in

die Ringe 28* und 28^C eingeschraubt sind, so daß sie mit diesen verbunden sind und keine Verbindung mit den Ringen 28 und 28" haben (Fig.9). Die freien Enden der Stifte 29 und 2g^a besitzen Bohrungen mit Gewinde, in die die Enden von Stiftschrauben 30 eingesetzt sind, auf denen die Ringe 31 drehbar aufgesetzt sind. Diese Ringe werden gegen achsiale Bewegung durch die Enden der Stifte 29 und 29" und die Köpfe der Schrauben 30 gehalten. Die Bürsten 32 und 32^s von üblicher Ausbildung sind z. B. durch Löten an den Ringen 31 befestigt und schleifen mit ihren freien Enden auf dem Stromsammler 22. Um die Bürsten 32 und 32** in Berührung mit dem Stromsammler zu halten, sind Schraubenfedern 33 angeordnet, die die Zapfen 29 und 2g^a umwinden und mit dem einen Ende auf den Bürsten aufliegen und sie gegen den Stromsammler andrücken, während ihre anderen Enden durch Vorstecker 34 festgehalten werden, die in radialer Richtung aus den Zapfen 29 und 29" hervorstehen. Durch die Anordnung der radialen Anschläge 34 zum Festhalten der Feder 33 werden die Enden der Feder fest in ihrer Lage gehalten und können so ungewollten Verschiebungen während der Arbeit des Motors widerstehen. Das Feld 26, die Arme 23 und 23^, die Hülse 19, die Buchse 24, die Kollektorringe 28, 28^a, 28* und 28^C, ferner die Bürsten 23 und 23" mit ihren Trägern sind zusammen drehbar um den Achsstumpf 14 und die Buchse 17 oder vielmehr die Isolierung 18, während der Anker 13, das Gerippe 5, 7, die Hülse 9 und die Schale 20 mit ihrer Isolierung 21 feststehen. Eine Bewegung des Feldes und der damit zusammenhängenden Teile in Richtung der Achse des Motors wird durch das Anschlagstück τ^, die innere Fläche des Armes 10 und die inneren Flächen der Teile 8^C der Arme 8 verhindert. Es ist zu bemerken, daß die Isolierung 18 außer um die Buchse 17 sich zwischen dem auswärts gebogenen Rand der Buchse und die Arme 23 erstreckt, während die Isolierung 21 außer zwischen dem Lagerstück 11 und der Schale 20 sich zwischen den Armen 23 und dem Arm 10 erstreckt. Hierdurch wird ein Kurzschließen des elektrischen Stromes an diesen Punkten vollkommen ausgeschlossen. Die Teile 8^C der Arme 8 tragen Klemmen 35, 35^a, 35*. 35^C» ^an denen vorzugsweise federnde Bürsten 36, 36", 36*, 36° derart befestigt sind, daß ihre freien Enden auf den Ringen 28, 28^, 28*, 28^C schleifen. Diese Ringe können Ringnuten tragen, in die die Bürsten 36, 36^a, no 36* und 36^e passen, so daß eine relative Verschiebung der Bürsten gegen die Ringe unmöglich wird. Drähte 37, 37^, 37*, 37^Ci sind mit den Klemmen 35, 35", 35*, 35^C verbunden; in der Zeichnung ist eine Parallelschaltung gezeigt, obgleich jede andere Art der Schaltung angewendet werden kann.

Aus dem Schaltplan in Fig. 10 ist ersichtlich, daß das Feld 26 in Verbindung mit den Ringen 28 und 28^a durch Drähte 38 und 39 steht, während die mit den Ringen 28 und 28^a zusammenwirkenden Bürsten 36 und 36" ihrer-

seits mit den Drähten 37 und 37" verbunden sind, um den Stromkreis zu schließen. Ähnlich ist der Anker 13 in einem Stromkreis mit dem Stromsammler 22 durch die Drähte 40 und 40^s geschlossen, während die Bürste 32 mit dem Ring 28* durch den Draht 41 und die entgegengesetzte Bürste 32^a mit dem Ring 28^C durch einen Draht 41^s verbunden ist. Die Bürsten 36* und 36°, die mit den Ringen 28* und 28^C in Verbindung stehen, sind ihrerseits mit den Drähten 37* und 37^C verbunden, um einen zweiten Stromkreis zu schließen. Der Strom geht bei dieser Schaltung von dem Zuführungsdraht 37 zu der Klemme 35 und der Bürste 36 zu dem Ring 28 und dann längs des Drahtes 38 durch das Feld 26, von wo aus er längs des Drahtes 39 zu dem Ring 28^α gelangt. Von dem Ring 28^a geht der Strom nach der Bürste 36" Und der Klemme 35" und längs des Drahtes 37*, um einen vollständigen Stromkreis zu bilden. Gleichzeitig läuft der Strom längs des Zuführungsdrahtes 37* zur Klemme 35*, Bürste 36* und Ring 28*. Von hier aus fließt der Strom am Draht 41 zu der Bürste 32 zu dem Stromsammler 22 und von dort aus durch die Drähte 40 zum Anker 13. Von dem Anker gelangt der Strom längs des Drahtes 40^s zurück zu dem Stromsammler 22, der Bürste 32^a und längs des Drahtes 41^s zu dem Ring 28^C, von wo aus er durch die Bürste 36^C an die Klemme 35 ^c gelangt und von dort aus zu dem Hauptdraht 37^ kommt, um so den anderen Stromkreis zu schließen.

Da der Strom in paralleler Richtung durch den Anker und das Feld geht, so übt er seinen Einfluß in der gewöhnlichen Weise aus, und infolge der Tatsache, daß der Anker festgehalten wird, dreht sich das Feld 26 um den Anker. Dieses Feld 26 wirkt außerdem als Schwungrad, so daß die höchste Ausnutzung der Antriebskraft und Energie erreicht wird. Infolgedessen ist der Motor nach der Erfindung für viele Zwecke gut anwendbar, besonders für Handbohrmaschinen und ähnliche Zwecke, z. B. für Zahnoperationen. Wenn der Motor hierzu benutzt werden soll, wird die Hülse 19 an ihrem freien Ende mit Kupplungsstücken X(f versehen, die in Eingriff kommen können mit dem Ende des Bohrers. Dieser ist in gewöhnlicher Weise drehbar in einem nichtdrehbaren Rohr angeordnet, das sich mit einem Zwischenstück mit innerem Gewinde n^a "verbinden läßt, das von der Hülse 11 getragen und von ihr durch eine Isolierung 11* getrennt sein kann. In diesem Fall können das Gerippe 5, 7 und die damit verbundenen Teile als Handgriff zum Halten des Werkzeugs dienen. Um den Benutzer gegen die Berührung mit den gedrehten Teilen zu schützen, kann der gesamte Motor in ein Gehäuse eingehüllt sein. Dieses besteht aus zwei Teilen 42 und 43, die beide mit Reibung auf die Ringe 5 und 7 aufgezogen sind und in der Mitte zusammenstoßen. Der Teil 42 des Gehäuses besitzt Öffnungen 42^ zur Einführung der Drähte ^j, 37 ^a, 37* und 37 ^c und stützt sich auf das Lagerstück 9, wodurch eine achsiale Beweglichkeit des Gehäuses vermieden wird. Der Teil 43 des Gehäuses liegt auf dem Arm 10 auf und besitzt eine mittlere Öffnung 43^a, durch die die Hülse 11 nach außen tritt.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Drehgeschwindigkeit des getriebenen Werkzeugs die gleiche wie die des Motors, und das getriebene Werkzeug ist stets in unmittelbarer Verbindung mit dem Motor. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, das Werkzeug mit einer anderen Drehgeschwindigkeit zu treiben als die des Motors selbst und während eines Arbeitsvorganges die Drehgeschwindigkeit zu wechseln. Um diese Wirkungsweise möglich zu machen, wird der Motor mit einem Differentialgetriebe irgendeiner bekannten Konstruktion ausgerüstet, beispielsweise wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung ist an Stelle des Armes 23 ein stetiges Joch 23^c gesetzt, dessen Enden mit dem drehbaren Feld 26 verbunden sind und dieses tra- gen. Das Joch besitzt eine Aussparung 23 ^d, in die eine Buchse 17" eingreift, die ähnlich ausgebildet ist, wie die Buchse 17 und über den Zapfen i4^c des Achsstumpfes 14* gezogen ist. Der Achsstumpf I4^a ragt aus dem einen Ende des Ankers 13 in derselben Weise und zu demselben Zweck hervor wie bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2. Die Buchse I7^a ist von der Aussparung 23^ durch eine Isolierschicht i8^a isoliert, um an diesem Punkt einen Kurzschluß zu vermeiden. Das Joch 23^C besitzt außerdem eine mit ihm vorzugsweise aus einem Stück gearbeitete Achse oder Welle 23 ^e, die in der von dem Anker abgewendeten Richtung sich erstreckt und ein Zahnrad 44 fest aufgesetzt trägt. Das Zahnrad 44 steht in Eingriff mit einem Triebrad 45, das von einer Gegenwelle 46 getragen wird. Diese Welle ist drehbar in einer Platte 47, durch die die Welle 23^ frei hindurchtritt und die n₀ an dem Arm xo^a (entsprechend dem Arm 10 der Fig. 1) befestigt ist. Die Welle 46 ist auf der anderen Seite drehbar gelagert in der Wand eines hohlen Tragstücks io*, das mit den Armen 1 o^a fest verbunden ist und das n₅ Differentialgetriebe umschließt. Beide Enden der Welle 46 sind mit Isoliermaterial 46" überzogen, um Kurzschluß des elektrischen Stromes zu vermeiden. Die Welle 46 trägt außerdem ein Zahnrad 48, das in Eingriff steht mit einem Rad 49, das lose und verschiebbar auf die Achse 23 ^e aufgesetzt ist, so daß es sich

relativ zur Welle 23" und zum Zahnrad 44 bewegen kann. Das Zahnrad 49 ist starr verbunden mit einer Kupplungshülse ig, die ein Kupplungsstück ig^a trägt, die ähnlich sind und denselben Zweck haben wie die Kupplungsstücke \(f in Fig. ι und 2.

■ Die Hülse 19 besitzt außerdem einen Vorsprung 19*, der sich gegen die Achse 23*" erstreckt und mit einem Vorsprung 23/ zusammenwirkt. Dieser bildet einen Teil eines abnehmbaren Ringes 23», der an dem freien Ende der Achse 23^s befestigt ist. Die Hülse 19 erstreckt sich in eine metallische Schale 20, in der sie drehbar ist und die ähn-Hch wie in Fig. 1 in einer Hülse 11 angeordnet ist. Ebenso ist hier eine Isolierung 21 zwischen die Schale 20 und die Hülse 11 eingefügt, die auch die innere Stirnwand des Hohlkörpers xo^h bedeckt. Die Hülse 19 besitzt außerdem eine Ringnut 19^, in die die Enden der isolierten Stifte 19^ hineinragen. Diese Stifte erstrecken sich durch Schlitze n^c der Hülse 11, die mit Schlitzen in der Isolierung 21 und dem Rohr 20 übereinstimmen.

Die Zapfen 19^ werden von einem Ring 19^ getragen, der gleitbar auf der Hülse 11 sitzt, wobei die die Stifte überdeckende Isolierung dazu 'dient, sie von dem Ring ~iof und von der Hülse 19 zu isolieren.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 nimmt das Feld 26 beim Drehen das Jochstück 23^C mit und dreht infolgedessen die Achse und das Zahnrad 44. Dieses überträgt die Bewegung auf das Zahnrad 45 und die Gegen welle 46, deren Lagerung relativ still steht. Weiterhin wird das Zahnrad 48 in Bewegung gesetzt, das das Zahnrad 49 und die Hülse 19 sowie die daran befestigten Werkzeuge dreht. Die Drehgeschwindigkeit der Hülse 19 und des damit gekuppelten Werkzeugs ist in diesem Falle langsamer als die Drehgeschwindigkeit des Motors infolge der Einschaltung des Vorgeleges. Soll nun das Werkzeug mit der Geschwindigkeit des Motors gedreht werden, so wird der Ring i9^e längs der Hülse 11 gegen ihr freies Ende hin bewegt, wobei die Schlitze n^c diese Bewegung gestatten, die infolge der Zusammenwirkung der Zapfen 19^ und der Nut icf das Zahnrad 49 längs der Achse 23^ verschiebt, bis die Vorsprünge 19* und 23-^ miteinander in Eingriff kommen. Diese Verschiebung des Ringes x(f bringt auch das Zahnrad 49 aus dem Eingriff mit dem Rad 48, da genügend Raum zwischen dem Rad 48 und der Stirnwand des Hohlkörpers 10* vorgesehen ist, um diese Bewegung möglich zu machen.

Sobald die Welle 23° nun gedreht wird oder ihre Drehung fortsetzt, kommen die Vorsprünge 23/ und 19* endgültig in Eingriff und nehmen die Hülse 19 und die Kuppelstücke I9^a mit sich. In anderen Worten: Die Hülse 19 steht nun in unmittelbarer Verbindung mit dem Motor, so daß die Drehgeschwindigkeit des getriebenen Werkzeugs dieselbe ist wie die des Motors'.'

Wenn die Teile in der zuletzt beschriebenen Lage sind, laufen die Zahnräder 49, 44, 45 und 48 leer mit, ohne irgendwelche Wirkung auszuüben. Soll wieder die geringere Geschwindigkeit verwendet werden, so wird der Ring ig^e längs der Hülse 11 in der entgegengesetzten Richtung bewegt und bringt die Vorsprünge 19* und 23/ außer Eingriff, während das Zahnrad 49 wieder in Eingriff mit dem Zahnrad 48 gebracht wird.

Der Ring 19^ hat auf der Hülse 11 genügend Reibung, um eine ungewollte Verschiebung der Kuppelteile zu vermeiden, und daß die Stifte 19^ während der Drehung der Welle einfach in der Ringnut 19° lose laufen.

Die beschriebene Anordnung enthält ein einfaches Mittel, um die Geschwindigkeit zu wechseln, ohne ein Abstellen des Motors nötig zu machen. Natürlich können auch mehrere Geschwindigkeitsstufen eingeführt werden.

In Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, und zwar eine Anordnung, bei der die Geschwindigkeit des getriebenen Werkzeugs stets größer ist als die des Motors. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Jochstück 23'' ähnlich dem Joch 23^C angeordnet, das mit dem drehbaren Feld 26 verbunden ist und eine Aussparung 23' besitzt, an die sich vorzugsweise ein Lagerstück 23·^ schließt. In das Lagerstück ist eine Buchse 17* eingesetzt, die von einer Isolierung 18* umgeben ist. Das dünnere Ende 14° des Achsstumpfes 14^ ragt von dem einen Ende des Ankers aus durch die Buchse 17* hindurch und ein wenig über sie hinaus. In diesem Falle trägt das Ende des Achsstumpfes i4^c ein Zahnrad 50, das mit Zahnrädern 51 auf entgegengesetzten Seiten in Eingriff steht. Diese Zahnräder ,sind auf Zapfen 52 aufgesetzt, die in der Aussparung 23' angeordnet sind. Die Zahnräder 51 bilden, indem sie mit einem inneren Gewindekranz 53 in Eingriff stehen, ein Planetengetriebe, wobei der Gewindering 53 eine Hülse 19 trägt, an der die bereits beschriebenen Kupplungsstücke 19" angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform bewegen sich die Zahnräder 51, sobald das Feld 26 gedreht wird, rund um das auf festen Zapfen angeordnete Zahnrad 50, während sie sich gleichzeitig um ihre eigenen Achsen drehen. Diese Drehbewegung wird auf den Zahnkranz 53 übertragen und, durch diesen auf die Hülse 19 und die Kuppelstücke ig", die das mit ihnen gekuppelte Werkzeug mitnehmen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Geschwindigkeit des Werkzeugs größer ist als die des Motors.

Außer für Zahnoperationen und Handwerkzeuge kann der Erfindungsgegenstand in verschiedener Weise für Kraftfahrzeuge, Drehbänke und andere Getriebe verwendet werden, wo eine höchste Ausnutzung der Antriebsenergie bei geringem Gewicht und geringer Abnutzung verlangt werden.

Claims (3)

1. Patent-An Sprüche:

   ■1. Elektrischer Handmotor ' mit einem äußeren, umlaufenden und einem inneren, ruhenden Teil, die durch Vorgelege oder Planetengetriebe miteinander gekuppelt sein können, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Anker (13) mit einem den umlaufenden Feldmagneten (26) umgebenden Gerippe (5 bis 10) starr verbunden ist, das unter Umständen noch von einem schalenförmigen Gehäuse (42, 43) umhüllt ist und als Handgriff zum Halten des Motors dient.
2. 2. Elektrischer Handmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das. Gerippe aus zwei miteinander verbundenen, den Feldmagneten (26) umspannenden Ringen (5,6) besteht, deren gewölbte Arme (8,10) in zwei Hülsen (9,11) endigen, von denen die Hülse (9) am Ankerachsstumpf (14) befestigt ist; während der Feldmagnet (26) von entsprechend gewölbten Armen (23, 23*) getragen wird, die auf der einen Motorseite in einen mit Kuppelstücken (i9^a) versehenen hohlen Drehzapfen (19) endigen, auf der anderen Motorseite hingegen die auf dem ruhenden Stromwender (22) schleifenden Bürsten (32) tragen.
3. 3. Elektrischer Handmotor nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch achsiale Verschiebung einer Kupplungshülse (ig^e) auf der mit dem ruhenden Arm (10) verbundenen Hülse (11) der umlaufende Feldmagnet (26) nach Bedarf unmittelbar oder über das Vorgelege mit der anzutreibenden Welle gekuppelt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.