DE2745502A1 - Elektrokleinmotor - Google Patents

Description

• Elektrokleinmotor
• Die Erfindung betrifft einen Elektrokleinmotor mit einem zylindrischen, nutenlosen Läufer und isolierenden Endscheiben an den Stirnflächen des lamellierten Läuferblechpaketes, wobei die auf dem Läufer augen befestigten Ankerspulen sich innerhalb des wenigstens zwei gegenüberliegende Pole aufweisenden Stators befinden.
• Elektromotoren dieser Art sind vielfach, z.B. aus der deutscher Patentschrift 1 262 420, bekannt. Für die Bewicklung des Läufers sind dort an den isolierenden Endscheiben. diametral sich gegenüberl iegende fingerförmige Ansätze angespritzt zwischen denen jeweils über die Zylindermantelfläche des Läufers die Ankerspulen gewickelt sind.
• Dieser bekannte Elektromotor hat den Nachteil, daß die diametral sich gegenüberliegenden fingerförmigen Ansätze wegen ihrer Zahl und ihrer mechanisch notwendigen Abmessungen den zur Verfügung stehenden Bewicklungsraum mindern bzw. keine sehr gleichmäßige Wicklungsverteilung zulassen und in axialer bzw. radialer Richtung die Motorabmessungen ungünstig erhöhen.
• Beispielsweise sind bei einem Gleichstrommotor mit Steiligem Kollektor für die fünf Spulen jeweils 5 Paar diametral sich gegegenüberliegende, fingerförmige Ansätze erforderlich, die die Ankerspulen auf die Zylindermantelfläche des Läufers fixieren.
• Der hohe Drahtzug und die zu fordernde sichere Drahtführung beim Bewickeln bringen es mit sich, daß die fingerförmigen Ansätze erheblichen Kräften ausgesetzt sind und somit einen entsprechenden Querschnitt aufweisen und zur sicheren Trennung der Drähte der einzelnen Ankerspulen nicht zu kurz sein dürfen. Bei axialer Ausrichtung der fingerförmigen Ansätze erhöht sich dadurch die Länge des Motors und bei radialer Ausrichtung vergrößert sich über den größeren Luftspalt der Motoraußendurchmesser.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile den bekannten Elektromotor als Kleinmotor so auszubilden, daß der zur Verfügung stehende Bewicklungsraum durch die Spulenfixierung nur minimal verringert wird, die Motorabmessungen durch die Fixierungselemente für die Ankerspulen nicht vergrößert werden und dieser Motor in einfacher Weise und mit den Mitteln der Massenfertigung preiswert herstellbar ist.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Läufer in seinem radialen Außenbereich auf den Umfang gleichmäßig verteilte, jedoch diametral vorzugsweise einander nicht gegenüberliegende Ausnehmungen zur Aufnahme von Rückhalteelementen aufweist, zwischen denen je zwei wenigstens angenähert axial verlaufende Spulenstränge angeordnet sind und daß diese Rückhalteelemente nach der Verklebung der Wicklungsdrähte'auf dem Läufer entfernt werden.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rückhalteelemente durch die Verwendung von Stahlstiften oder ähnlich sehr dünn gehalten werden können, so daß die Rückhalteelemente den Bewi ckl ungsraum auf dem Läufer kaum mindern und eine sehr gleichmäßige b,w. noch gleichmäßigere Wicklungsverteilung ermöglichen und daß die Rückhalteelemente nicht im Motor verbleiben und somit in ihrer Ausgestaltung und Anordnung optimal für die Bewicklung ausgelegt werden können, ohne daß sie vorteilhafterweise einen Einfluß auf die Motorabmessungen hcbon.
• Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
• Es zeigen: Figur 1 die Ansicht eines nur teilweise bewickelten Läufers mit axial angeordneten, stiftförmigen Rückhalteelementen, eingefügt in Bohrungen im radial äußeren Bereich des Läufers, Figur 2 die Ansicht eines nur teilweise bewickelten Läufers mit radial angeordneten, steckbaren Rückhalteelementen, eingefügt in radial außen liegenden Ausnehmungen der stirnseitigen Isolationsscheiben und Figur 3 die Ansicht eines nur teilweise bewickelten Läufers mit von außen über das Blechpaket greifenden Rückhalteelementen aus Federstahldraht.
• Figur 1 zeigt einen nur teilweise bewickelten Läufer, dessen Achse 1 starr mit dem Ankerpaket 2 verbunden ist und an dessen Stirnfläche Isolierscheiben 3, 4 z.B. aus Preßspan angeordnet sind.
• Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gleichstrommotor mit z.B. Steiligem Kollektor und fünf Spulen auf dem Ankerpaket verhindern fünf Rückhalteelemente 5 ein Abrutschen der Wicklungsdrähte 6 auf der Krümmung der Zylindermantelfläche des Läufers. Als Rückhalteelemente 5 werden dünne Stahl stifte verwendet, die durch Bohrungen in den Ankerblechen und Isolierscheiben 3, 4 ragen. Diese Bohrungen werden bei der Herstellung der Bleche gleichzeitig mit der zentrischen Bohrung für die Achse gestanzt, und auch die Isolierscheiben 3, 4 werden zwecks Minderung der Werkzeugkosten in der gleichen Stanzvorrichtung hergestellt, und zwar aus Preßspan oder dergleichen.
• Hierbei ergibt sich vorteilhaft, daß die Bohrungen in den Isolierscheiben 3, 4 materialbedingt einen etwas kleineren Durchmesser aufweisen als die entsprechenden Bohrungen in den Ankerblechen, so daß die durchgehenden Stahlstifte 5 in den Bohrungen einer der Isolierscheiben 3, 4 während der Bewicklung gehalten werden. Ein Stahlstift durchragt also beide Isolierscheiben und ist vorteilhaft nur in einer, z.B. mittels PreEpassung oder durch einen Ansatz 9 duf. axialen AnsChlag gehalten.
• Der Bohrungsdurchmesser ist bei ca. 50 mm Luftspaltdurchmesser für höhere Standzeit der Stanzstempel mit ca. 2 mm festgelegt und die Bohrungsmittelpunkte der Bleche liegen ebenfalls ca. 2 mm vom Außendurchmesser der Ankerbleche in Richtung der Achse 1 hintereinander. In diesem Fall können auch feste Stifte aus Holz oder GF-Kunststoff als Rückhalteelemente dienen, bei größeren Motoren noch eher.
• Die Festleoung "Bohrungsdurchmesser d ungefähr gleich dem Abstand a des Bohrungsmittelpunktes zum Außendurchmesser der Ankerbleche" wurde getroffen, da hierdurch sichergestellt ist, daß das Ankerfeld des nutenlosen Läufers am Luftspalt nur unwesentlich gestört ist. Die Rückhaltestege 5 sind dabei noch so nahe am Außendurchmesser der Stirnflächen des Läufers angeordnet, daß die Bewicklung des Zylindermantels sicher genug möglich ist sowie gleichmäßip geschieht.
• Die Reduzierung der Anzahl der Rückhaltestege 5 bedeutet eine noch gleichmäßigere Bewicklung, Im Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß stirnseitig entsprechend der Anzahl der Kollektorlamellen nur jeweils fünf gleichmäßig am Umfang verteilte Rückhaltestege 5 vorhanden sind, die einander nicht diametral gegenüberliegen und zwischen denen je zwei wenigstens angenähert axial verlaufende Spulenstränge aufgewickelt werden. o Nach der Bewicklung des Läufers werden die Wicklungsdrähte 6 mit dem Läufer und Y8reinander verbunden. Dies geschieht durch dafür geeignete Tränk-und Träufellacke-bzw. Harze oder durch zusätzlich mit thermoplastischem Kunststoff überzogene Wicklungsdrähte, die durch Erhitzung miteinander verbacken. A'nschließend werden die Rüskhaltestege 5 aus den Bohrungen entfernt.
• Figur 2 zeigt einen Läufer mit radial angeordneten steckbaren Rückhalteelementen 15, die in radial außen liegenden Ausnehmungen der stirnseitigen Isolationsscheiben 13, 14 eingefügt sind.
• Diese Anordnung bietet sich besonders bei kleinen Durchmessern des Läufers an, da die Bewicklung der Stirnflächen des Läufers nicht durch Rückhalteelemente eingeengt ist. Hierbei ist aus den gleichen Gründen, wie in Figur 1 aufgezeigt, die Zahl der Rückhalteelemente 15 reduziert. - Die Rückhalteelemente 15 können runde, halbrunde oder flache Formstücke sein, die, wie gezeigt, ungefähr mittig in der Isolationsscheibe 13, 14 oder, wie in Figur 2a dargestellt, in in einseitig zum Ankerpaket 12 offenen Ausnehmungen eingefügt sein.
• Die Ausbildung der Isolationsscheibe mit einseitig offenen Ausnehmungen ist günstiger, da hierfür die Herstell-und Werkzeugkosten niedriger liegen. Vorteilhafterweise ist an den Isolationsscheiben im Bereich der Achse 11 eine Hülse 17 angespritzt, um damit die Wicklungsdrähte 16 sicher von der Achse 11 zu isolieren.
• Nach der Bewicklung und der Verbindung der Wicklungsdrähte 16 auf dem Läufer und gegenseitig werden die Ruckhalteelemente 15 an den Isolationsscheiben 13, 14 entfernt.
• Figur 3 zeigt einen Läufer mit von außen über das Ankerpaket 22 greifenden Rückhalteelementen 25. Für diese Rückhalteelemente 25 werden entsprechend geformte Stahldrahtfedern verwendet, die gleichmäßig am Umfang des Zylindermantels des Läufers angeordnet sind und die mit ihren erhöhten Köpfen 28, 29 über die Isolierscheiben 23, 24 greifen und die Wicklungsdrähte 26 bis zu ihrer Verbindung auf dem Läufer fixieren. Nach der Verbindung der Wicklungsdrähte 26 werden die federnd über das Ankerpaket 22 und die Isolationsscheiben 23, 24 greifenden Rückhalteelemente 25 radial nach außen abgezogen. Die Elemente sind federnde Drahtklammern, deren Enden gegeneinander auf die Stirnseiten des Läuferpakets drücken. Die Ausnehmungen sind hier muldenartige Vertiefungen 250 in den Isolationsscheiben 23, 24.
• Figur 1a zeigt nicht wie Figur 1 eine Ausführung mit axial durchgehenden, stiftartigen Rückhalteelementen mit kleinem Ansatz 9 zum Anschlag nur an der einen Endscheibe, sondern außerhalb abgerunde-So te und dort dickere Stifte 8 , die in jede Ausnehmung auf jeder Stirnseite mit dem dünneren Teil 8' bis auf Anschlag des dickeren 8'' an der Endscheibe 3 eingefügt sind.
• Figur 2a zeigt eine Variante zu Figur 2, bei der halbe Rundstifte 18 axial geteilt in halbzylindrischen Ausnehmungen 150 der Isolierscheiben 130 eingesteckt werden.
• In solchen Fällen ist die Isolationsendscheibe zweckmäßig ein Kunststoffpreßteil. Falls jedoch die Isolationsendscheibe z.B.
• aus dem Stanzwerkzeug für die Rotorbleche herstellbar ist, ist diese Lösung vorzuziehen. Wenn man an die Struktur der Ausnehmungen zur Aufnahme der Rückhalteelemente aber spezielle Forderungen, z.B. hinsichtlich Form oder Untermaß, stellt, ist ein Kunststoffpreßteil vorteilhafter.

Claims (9)

1. Patent - Ansprüche 1. Elektromotor mit einem zylindrischen, nutenlosen Läufer und isolirenden Endscheiben an den Stirnflächen des lamell ierten Läuferblechpaketes, wobei die auf dem Läufer außen befestigten Ankerspulen sich innerhalb des wenigstens zwei gegenüberliegende Pole aufweisenden Stators befinden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Läufer in seinem radialen Außenbereich auf dem Umfang gleichmäßig verteilte, jedoch diametral vorzugsweise einander nicht gegenüberliegende Ausnehmungen (50; 150; 25o) zur Aufnahme von Rückhalteelementen (5; 15; 25) aufweist, zwischen denen je zwei wenigstens angenähert axial verlaufende Spulenstränge (6; 16; 26) angeordnet sind.
2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Endscheiben (3, 4) und den benachbarten Blechen des Rotorblechpaketes (2) wenigstens angenähert gleick,axial gerichtete, deckungsgleich übereinander liegende, die Ausnehmungen (50) bildende Uffnungen (51 bis 55) vorgesehen sind.
3. 3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheiben als Stanzteile ausgebildet sind.
4. 4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen von der zylindrischen Außenfläche des Läufers mindestens um ihren halben Durchmesser beabstandet sind.
5. 5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteelemente runde Stahl stifte (5) und die Uffnungen (51 bis 55) kreisrunde Löcher mit Steckpassung für die Stahlstifte (5) sind, wobei der Bohrungsdurchmesser(d) zur Aufnahme der Rückhalteelemente (5) ungefähr gleich dem Abstand (a) des Bohrungsmittelpunktes zum Außendurchmesser des Ankerpaketes (2) ist und daß der Bohrungsdurchmesser vorzugsweise 2 mm ist.
6. 6. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteelemente (15) in radial gerichtete Ausnehmungen der insbesondere als Kunststoffspritzteil ausgebildeten Isolationsscheibe (13, 14) eingefügt sind und radial nach außen über die Zylindermantelfläche des Ankerpaketes (12) ragen.
7. 7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen auch in den der Isolationsscheibe benachbarten Blechen als dünne, axial und radial gerichtete Schlitze ausgebildet sind.
8. 8. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteelemente (25) von außen über das Ankerpaket (22) greifen und vorzugsweise elastische, verformbare Drahtbiegeteile sind, die bei axialer Erstreckung beidseitig auf den Stirnflächen der Isolationsscheiben unter Federdruck gegeneinander gerichtet anliegend am Rotor gehalten sind.
9. 9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Rückhaltepunkte im Bereich jeder Stirnfläche des Läufers gleich der Zahl der Kollektor lamellen ist.

   1W. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsschritte Läuferpaket (2; 12; 22) bewickeln, Wicklungsdrähte auf dem Läufer verbacken und Rückhalteelemente (5; 15; 25) entfernen nacheinander erfolgen.

   1<. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß runde Stahistifte, die das Läuferblechpaket durchsetzen, auf beiden Seiten gleichweit herausragen und als Rückhalteelemente vorgesehen sind.