DE2846069C2 - Abschirmung für den Kollektor eines Elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmung für den Kollektor eines Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Elektromotoren werden heute auf fast allen Gebieten der Technik und des täglichen Bedarfs angewendet Ein wesentliches Problem tiesteht m der Verschmutzung der Motoren im Laufe der Zeit Insbesondere Motoren für mobile Geräte werden aus Gewichts- und Kostengründen möglichst klein gebaut Dadurch gewinnt jedoch die Kühlung, welche meistens in Form eines den Motor durch- und umströmenden Luftstromes realisiert wird, erheblich an Bedeutung. Mit diesem Kühlluftstrom gelangen auch Staub und andere kleinere, feste Partikel, wie beispielsweise Sandkörner, in den Elektromotor. Hier führen sie an den beweglichen Teilen zu einem übermäßig starken Verschleiß, wodurch deren Lebensdauer erheblich herabgesetzt wird. Dies trifft insbesondere auf den Kollektor und die auf ihn einwirkenden Kohlebürsten zu. Bei den meisten heute im Betrieb stehenden Elektromotoren sind der Kollektor und die Kontaktstellen der Kohlebürsten völlig ungeschützt und unterliegen somit einem extrem starken Verschleiß. Da der Kollektor mit den Rotorwicklungen verschweißt oder verlötet ist, muß bei einem schadhaft gewordenen Kollektor der gesamte Rotor ausgewechselt werden. Dies verursacht erhebliche Kosten.

Um dieses Problem zu beheben, wurde beispielsweise in der CH-PS 5 65 462 bereits vorgeschlagen, den Kollektor über seinen gesamten Umfang mit einem Ring zu umgeben. Dadurch soll die direkte Beaufschlagung des Kollektors durch Fremdkörper vermieden werden. Diese Lösung hat sich jedoch in der Praxis als ungünstig erwiesen. Bei einem an seinem gesamten Umfang von einem Ring umgebener Kollektor kann nur ein kleiner Teil des Kühlluftstromes zu den Lamellen am Umfang des Kollektors gelangen. Die daraus resultierende ungenügende Kühlung führt mit der Zeit zu einer Überhitzung des Kollektors, wodurch in der Folge die Anschlußdrähte der Rotorwicklungen ausgelötet werden können. Außerdem kann die Isolierung von Kollektor und Drähten Schaden leiden. Trotz des Ringes in den noch verbleibenden Spalt gelangende Verschmutzungen bauen sich zu einer festen Schicht auf, weiche mit der Zeit den Spalt überbrückt und in dauerndem Schleifkontakt mit dem Kollektor steht
Aus ganz anderen Gründen ist es aus der DE-PS 6 65 377 (Siemens) bekannt den Kollektor allseitig abzukapseln. Dabei wird der Kollektor nicht nur über den gesamten Umfang, sondern auch seitlich vollständig abgedichtet Diese Aufgabenstellung stammt aus· der Ver-Wendung von Elektromotoren im Bergbau, wo durch allfällige Funken am Kollektor sogenannte schlagende Wetter ausgelöst werden können. Bei einer völlig gekapselten Ausführung unterbleibt jedoch die Kühlung des Kollektors völlig. Aus diesem Grunde wird in der-

u selben Druckschrift vorgeschlagen, lediglich die Kohlebürsten einzukapseln und gegen die Oberfläche des Kollektors beidseitig der Kohlebürste Dichtflansche anzuordnen. Bei dieser Ausbildung bleibt damit ein Teil der Kollektoroberfläche frei. Durch die beidseitigen Dichtflansche wird das Verlängern der zwischen den einzelnen KoUektorlamellen angeordneten Glimmer-Isolierschichten bis zur Kollektor-Oberfläche notwendig. Dies führt wiederum zu einem erhöhten Verschleiß der Kohlebürsten durch die harten Glimmer-Isolierschichten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, an einem Kollektor <är einen Elektromotor eine Einrichtung zu schaffen, welche für Kollektor und Kohlebürsten einen wirksamen Schutz vor Verschmutzung und eine genügende Kühlung des Kollektors ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Die Abdeckung befindet sich somit lediglich auf der Einlaufseite der Kohlebürsten, während die gegenüberliegende Auslaufseite frei ist. Durch diese Ausbildung kann der Kühlluftstrom im Bereich der Kohlebürsten nicht an den Kollektor gelangen. Die Schalen können bis dicht an die Oberfläche des Kollektors herangezogen werden. Im dünnen, noch verbleibenden Luftspalt wird dann die Strömungsgeschwindigkeit erheblich reduziert und der Luftdurchsatz herabgesetzt Dadurch baut sich zwischen der Kollektoroberfläche und den Schalen gegenüber der strömenden Luft ein Überdruck auf, welcher das Eindringen von Staub in den Luftspalt verhindert

Um einen wirksamen Schutz und eine noch genügende Kühlung des Kollektors zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß sich die kreisringsegmentförmigen Schalen über einen Winkel von 40 bis 90° erstrecken.

Somit bleibt mindestens die Hälfte der Oberfläche des Kollektors frei und für den Kühlluftstrom zugänglich. Der den Kollektor mindestens umgebende Bereich genügt andererseits, um die Ausbildung einer ausgeprägten Strömung durch den Spalt zwischen Schale und KoI-lektor zu verhindern.

Die Elektromotoren werden in der Regel in axialer Richtung von der Kühlluft durchströmt Um nun zu verhindern, daß ein Teil des Kühlluftstromes unter die den Kollektor abdeckenden Schalen gelangen kann, ist es vorteilhaft daß die Schalen an einen Bund anschließen, weicher das den Kollektor überragende, freie Ende der Rotorwelle umgibt. Der Bund kann kreisringförmig sein oder aus einzelnen Ringsegmenten bestehen, welche im Bereiche der Schalen angeordnet sind. Durch das Zusammenwirken des Bundes und der Schalen kann der Kühlluftstrom optimal geleitet werden. Die Schalen können sich in axialer Richtung auf dem Bund abstützen.

Für eine einfache und wirtschaftliche Fertigung ist es zweckmäßig, daß die Schalen mit dem Kohlenhalter einstückig ausgebildet sind. Eine solche Ausbildung erleichtert auch die Montage. Durch die einstückige Ausbildung können auch zusätzliche Elemente zur Befestigung der Schalen am Kohlenhalter entfallen. Außerdem können dann Kohlenhalter und Schalen aus demselben, vorzugsweise isolierenden Malarial gefertigt werden. Bei den in Frage kommenden Druck- oder Spritzgußherslellungsverfahren sind dabei erhebliche Kosteneinsparungen möglich.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Elektromotor, im Schnitt entsprechend der Linie I-I in F i g. 2 dargestellt,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Elektromotor gemäß F i g. 1 entlang der Linie H-II,

F i g. 3 einen Teilschnitt des erfindungsgemäßen Elektromotors entlang der Linie IH-III in F i g. 2,

F i g. 4 eäire Variante des erfindungsgemäßen Elektromotors entsprechend F i g. 3.

Der aus F i g. 1 ersichtliche, erfindungsgemäße Elektromotor besteht im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse mit darin befestigtem Stator 2. Das Gehäuse 1 ist aus einem Vorderteil la und einem damit verbundenen Hinterteil 16 zusammengesetzt. Im Gehäuse 1 ist in Lagern 3 ein insgesamt mit 4 bezeichneter Rotor drehbar gelagert Auf der Rotorwelle 4a ist ein Kollektor 5 angeordnet Das Hinterteil 1 6 des Gehäuses 1 weist über seinen Umfang hinausragende Kohlenhalter 6 auf. Im Kohlenhalter 6 sind Kohlebürsten 7 verschiebbar gelagert Die Kohlebürsten 7 werden mittels Federn 8 und einem den Kohlenhalter 6 verschließenden Deckel 9 gegen den Kollektor 5 gedrückt. Der Kollektor 5 wird über einen Teil seines Umfanges von insgesamt mit 10 bezeichneten, kreisringsegmentförmigen Schalen abgedeckt Diese verhindern die Beaufschlagung des Kollektors 5 mit der teilweise Fremdpartikel enthaltenden, das Gehäuse 1 durchströinenden Kühlluft Die Schalen 10 schließen in axialer Richtung an einem beispielsweise ringförmig ausgebildeten, über Stege Ic mit dem Hinterteil 16 verbundenen Bund ioan. Durch den das freie Ende der Rotorwelle 4a ganz oder nur im Bereich der Schalen 10,20 umgebenden Bund id wird weitgehend vermieden, daß Kühlluft zwischen die Schalen 10,20 und den Kollektor 5 gelangen kann.

Aus dem in F i g. 2 dargestellten Schnitt durch das Gehäuse ! sind die das Hinterteil 16 radial überragenden Kohlenhalter 6 mit den Deckeln 9 ersichtlich. Weiterhin zeigt Fig.2 die den Bund Idmit dem Hinterteil \b verbindenden Stege Ic. Auf der entgegen der Drehrichtung R des Rotors 4 gewandten Seite der Kohlebürsten 7 wird der Kollektor 5 von den Schalen 10 abgedeckt. Die Schalen 10 erstrecken sich über einen Winkel von etwa 40 bis 90°. An den Schalen 10 sind Rippen 10a angeordnet, mit denen die Schalen 10 radial am Hinterteil 16 abgestützt sind. Zwischen den Stegen lcbefinden sich öffnungen 1 e, durch welche Kühlluft strömen kann.

In dem in Fig.3 gezeigten Schnitt sind der Rotor 4 und der Kollektor 5 weggelassen. Aus der Zeichnung ist der strömungsgünstige Querschnitt der Stege Ic ersichtlich, welche den Bund \d mit dem Hinterteil \b verbinden. Die Schale 20 schließt an den Bund id an. Am Umfang der Schale 10 ist die sich ebenfalls am Hinterteil 1 b abstützende Rippe 10a ei^ichtlich. Wie die Figur weiterhin zeigt, ist an der Schale 10 ein Ansatz 106 angeordnet, welcher den Kohlenhalter 6 auf drei Seiten umgibt Dieser Ansatz 106 dient ebenfalls der Abstützung der Schale 10 im Hinterteil 16.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Elektromotors. Im Unterschied zu Fig.3 ist jedoch der Ansatz 206 der Schale 20 stromlinienförmig ausgebildet und umgibt den Kohlenhalter 6 vollständig. Die Schalen 20 sind somit mit dem Kohlenhalter 6 einstückig ausgebildet Die Schale 20 weist ebenfalls eine Rippe 20a zur Abstützung im Hinterteil 16 auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Abschirmung für den Kollektor eines Elektromotors mit in einem Kohleahaker verschiebbar gelagerten Kohlebürsten, die in radialem Abstand zum Kollektor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung als den Kollektor (5) auf der entgegen der Drehrichtung (R) des Rotors (4) gewandten Seite der Kohlebürsten (7) abdeckende, kreisringsegmentförmige Schalen (10,20) ausgebildet ist.

2. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kreisringsegmentförmigen Schalen (10, 20) über einen Winkel von 40 bis 90° erstrecken.

3. Abschirmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (10, 20) an einen Bund (Id)anschließen, welcher das den Kollektor (5) überragerde freie Ende der Rotorwelle (4aJ umgibt

4. Abscaärmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (20) mit dem Kohlenhalter (6) einstückig ausgebildet sind.