DE3141521C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für einen elek­ trischen Kleinmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Funken, die zwischen Kommutatorsegmenten und Bürsten während der Rotation entstehen, führen zu unerwünschten Erscheinungen wie Schäden an den Bürsten oder den Kommu­ tatorsegmenten aufgrund von elektrischem Verschleiß und zu elektrisch bedingten Geräuschen. Es sind daher bereits Maßnahmen zur Beseitigung von Funkenbildung vorgeschlagen worden, z. B. Maßnahmen zur Verbindung von Kondensatoren, linearen oder nichtlinearen Widerständen wie Varistoren, die quer zu jedem Kommutatorsegment angeordnet sind, wo­ bei sich dies im allgemeinen als wirkungsvoll herausge­ stellt hat.

Durch diese Maßnahmen wird die Anzahl der Bauteile jedoch nachteilig erhöht, was zu höheren Herstellungskosten führt. Die Veränderlichkeit der Eigenschaften der Bau­ teile, insbesondere derjenigen der Varistoren, stellt ein Problem dar. Zur Lösung dieses Problems ist bereits vorgeschlagen worden, ein elektrisch leitendes Fett zwi­ schen jedes Kommutatorsegment einzubringen und den elek­ trischen Widerstandswert des Fettes auf einen geeigneten Bereich einzustellen.

Wenn sich der Motor jedoch mit einer hohen Geschwindig­ keit dreht, wird das Fett leicht durch die Zentrifugal­ kraft verspritzt. Dies führt nicht nur zu einer Verun­ reinigung des Motors, sondern auch dazu, daß sich der Anteil des zwischen den Kommutatorsegmenten abgelagerten Fettes ändert, so daß der ausgewählte elektrische Wider­ stand zwischen den Kommutatorsegmenten nicht aufrecht er­ halten wird.

Wenn anstelle eines elektrisch leitenden Fetts ein elek­ trisch leitender Klebstoff benutzt wird, der innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach dem Aufbringen erhärtet, hat dies den Vorteil, daß der Klebstoff nicht durch die Zentrifugalkraft verspritzt werden kann. Das Einspritzen des elektrisch leitenden Klebstoffes in die schmalen Spalten zwischen den Kommutatorsegmenten verlangt jedoch ein hohes Maß an Geschicklichkeit.

Wenn der Klebstoff auf die Gleitflächen der Kommutator­ segmente gelangt, muß er durch einen aufwendigen Arbeits­ gang wieder entfernt werden, da er ansonsten im Gegen­ satz zu der beabsichtigten Wirkung eine Funkenbildung hervorruft.

Aus der DE-OS 14 63 898 ist bereits ein Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor bekannt, bei dem am Iso­ lierzylinder Aussparungen außerhalb der Bürstenlauf­ fläche ausgebildet sind, in die ein elektrisch leitendes Material eingespritzt wird, um die Kommutatorsegmente zu überbrücken. Bei dieser bekannten Anordnung wird das elektrisch leitende Material in Form einer Widerstands­ schicht als Dämpfungsmaterial auf eine kreisförmige Fläche aufgebracht, wobei dieser Aufbringung arbeits­ aufwendig und teuer ist. Außerdem ist die Haltbarkeit der so aufgebrachten Schicht begrenzt, so daß der vor­ gegebene Widerstandswert nicht lang genug aufrecht er­ halten wird, was zu Störungen des Kleinmotors führt.

Aus der DE-OS 19 29 984 ist ferner ein Kommutator be­ kannt, bei dem ein elektrisches Widerstandsmaterial außerhalb der Bürstenlauffläche in die schmalen Spalten zwischen den Kommutatorsegmenten eingebracht wird. Das elektrische Widerstandsmaterial besteht aus Silber-, Kupfer- oder Kohlepulver, das mit einem elektrisch leitenden Bindemittel so gemischt ist, daß ein vorge­ gebener Widerstandswert erhalten wird. Bei dieser be­ kannten Ausgestaltung ist das Einspritzen des Wider­ standsmaterials in die schmalen Spalten ein zeitauf­ wendiger Vorgang, der mit großer Genauigkeit ausge­ führt werden muß, damit sich das Material bei seinem Einbringen nicht über die Gleitflächen der Kommutator­ segmente ausbreitet. Auch bei äußerst sorgfältiger Ein­ bringung des elektrischen Widerstandsmaterials in die schmalen Spalten läßt es sich nicht verhindern, daß im Laufe der Nutzungsdauer des Motors Verschleißprodukte des Widerstandsmaterials auf die Gleitflächen der Kommu­ tatorsegmente gelangen.

Aus dem DE-GM 70 41 862 ist ein Kommutator bekannt, bei dem Kommutatorsegmente auf einer leitfähigen Schicht angeordnet sind, die aus einem leitfähigen Kleber be­ stehen kann.

Aus der älteren DE-OS 29 49 563 ist schließlich ein Kommutator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem die Kommutatorsegmente mittels einer elektrisch leitenden öligen Substanz überbrückt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß mit einer einfachen Maßnahme Funken­ bildung und elektrische Geräusche weitestgehend ver­ mieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Kommutator wird als elek­ trisch leitende Mischung ein Klebstoff verwendet, der nach Einspritzen in die hierfür vorgesehenen Aussparungen nach kurzer Zeit erhärtet. Der Klebstoff trägt in vorteil­ hafter Weise zur Befestigung der Kommutatorsegmente an dem Isolierzylinder bei und hat einen einstellbaren Wi­ derstandswert, der stets aufrecht erhalten bleibt.

Der Widerstand des elektrisch leitenden Klebstoffes läßt sich durch Zusetzen variabler Anteile von Metall- und Kohlestoffpulver auf den gewünschten Wert ein­ stellen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die Figuren zeigen

Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt eines Kommutators eines üblichen Kleinmotors, wo­ bei der Kommutator mit einem elektrisch leitenden Fett versehen ist;

Fig. 2(A) eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kommutators eines elektrischen Kleinmotors und

Fig. 2(B) eine Vorderansicht des Kommutators gemäß Fig. 2(A) in Richtung der Linie A-A′.

Fig. 1 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Kommutatorteils eines üblichen elektrischen Kleinmotors, in welchem ein elektrisch leitendes Fett für den Kommutator verwendet wird. Wie die Figur zeigt, besteht der Kleinmotor aus Metallbürsten 1-1 und 1-2, einer Rotorwelle 2, Kommutatorsegmenten 3-1 bis 3-3, einem Isolierzylinder 4, Spalten 5-1 bis 5-3 zwischen den Kommutatorsegmenten, einem elektrisch leitenden Fett 6, das aus einer Mischung von einem oder mehreren Metall­ pulvern von Silber und/oder Kupfer und feinen Teilchen von Graphit und/oder Kohlenstoff besteht.

Gemäß der Fig. 1 wird das elektrisch leitende Fett auf die Oberfläche der Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 wie auch auf die Spalten 5-1 bis 5-3 zwischen den Kommutatorsegmenten 3-1 bis 3-3 aufgebracht, so daß die Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 mit einem elektrischen Widerstand überbrückbar sind, der einen bestimmten Wert innerhalb eines Bereichs aufweist. Hierdurch wird die Funkenbildung zwischen dem Kommutator und den Bürsten wie auch die Erzeugung von elektrisch bedingten Geräuschen herabgesetzt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß das elektrisch leitende Fett in unerwünsch­ tem Maße verspritzt wird.

Die Fig. 2(A) und (B) zeigen einen erfindungs­ gemäßen Kleinmotor mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Die Bezugszeichen 7-1 bis 7-3 beziehen sich auf Kommutatoranschlüsse, welche durch Biegen der Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 am Grundteil davon ge­ bildet sind und zu den Ausgängen für den Außenanschluß führen; Behälter 8-1 bis 8-3; Führungsnuten 9-1 bis 9-3 für die Kommutatoranschlüsse 7-1 bis 7-3; eine Isolier­ scheibe 10; Vorsprünge 10-1 bis 10-3 der Isolier­ scheibe 10; einen elektrisch leitenden Klebstoff 11, dem ein bestimmter Widerstandswert durch Mischen eines geeigneten Anteils von Silberpulver oder Graphit, Kohlenstoff und von anderen feinen Teilchen mit einem Klebstoff gegeben ist.

Wie die Fig. 2(A) und (B) zeigen, ist der Isolierzylinder 4 an der Rotorwelle 2 fest angebracht und hat ein Teil mit einem vergrößerten Durchmesser. Der Isolierzylinder 4 ist mit nicht gezeigten Ring­ nuten versehen, in die die Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 eingesetzt sind. Vorgesehen sind ferner Führungs­ nuten 9-1 bis 9-3 für die Kommutatoranschlüsse 7-1 bis 7-3 sowie die Behälter 8-1 bis 8-3, die am Teil des Isolierzylinders mit größerem Durchmesser zur Auf­ nahme des elektrisch leitenden Klebstoffes 11 ange­ ordnet sind.

Wenn gemäß der Fig. 2 die Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 am Isolierzylinder 4 angeordnet sind, wird die Isolierscheibe 10 eingesetzt, während er mit den Kommutatorsegmenten 3-1 bis 3-3 in Eingriff steht, welche am Isolierzylinder 4 angebracht sind. An der Isoierscheibe 10 sind Vorsprünge 10-1 bis 10-3 zum Eingriff mit den Spalten zwischen den Kommutator­ segmenten 3-1 bis 3-3 gebildet.

Die Behälter 8-1 bis 8-3 werden mit der Isolier­ scheibe 10 von den Teilen der Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 getrennt, wobei die Bürsten einen gleitenden Kontakt mit den Kommutatorsegmenten 3-1 bis 3-3 machen. Wenn somit ein vorbestimmter Anteil des elektrisch leitenden Klebstoffes 11 in jeden Behälter 8-1 bis 8-3 eingespritzt wird, erhärtet der elektrisch leitende Klebstoff in den Behältern, während er die anliegenden Kommutatorsegmentpaare 3-1 bis 3-3 in jedem der Behälter 8-1 bis 8-3 überbrückt.

Somit wird jedes der Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 mit einem vorbestimmten elektrischen Widerstand überbrückt und zur gleichen Zeit am Isolierzylinder 4 bei vorbestimmten Intervallen befestigt.

Mit der beschriebenen Anordnung sind die Be­ hälter 8-1 bis 8-3 an den Spaltenteilen zwischen den Kommutatorsegmenten 3-1 bis 3-3 angeordnet, wobei die Kommutatorsegmente nicht in gleitendem Kontakt mit den Bürsten stehen und der elektrisch leitende Klebstoff 11 in die so gebildeten Behälter eingespritzt wird.

Damit wird verhindert, daß der eingespritzte elektrisch leitende Klebstoff 11 an den Gleitflächen der Kommutator­ segmente 3-1 bis 3-3 oder an den Bürsten 1-1 bis 1-2 verklebt, so daß die Kontinuität zwischen den Kommuta­ torsegmenten 3-1 bis 3-3 und den Bürsten 1-1 bis 1-2 nachteilig beeinflußt wird. Da das Einspritzen des elektrisch leitenden Klebstoffes 11 relativ einfach ist und keine Begrenzung hinsichtlich der Einspritzmenge be­ steht, kann irgendein gewünschter Widerstandswert je nach Einspritzmenge gewählt werden. Dies ist kosten­ sparend, weil zur Einstellung des Widerstandswertes die Notwendigkeit für die Herstellung verschiedener elektrisch leitender Klebstoffe entfällt. Der elektrisch leitende Klebstoff 11, der nach dem Einspritzen in die Behälter 8-1 bis 8-3 in kurzer Zeit erhärtet, trägt nicht nur zur Befestigung der Kommutatorsegmente 3-1 bis 3-3 am Isolierzylinder 4 bei, sondern verhindert auch, daß der elektrisch leitende Klebstoff 11 während des sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Motors verspritzt wird. Auf diese Weise wird der Widerstandswert zwischen den Kommutatorsegmenten bei einem bestimmten Wert aufrechterhalten. Mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Kleinmotor ist es somit möglich, die Bildung von Funken zwischen den Kommutatorsegmenten und den Bürsten wie auch das Entstehen von elektrisch bedingten Geräuschen konstant zu regeln.

Claims (4)

1. Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor mit einem Isolierzylinder, der an einer Drehwelle eines Rotors angebracht ist und mehrere Kommutatorsegmente aufweist, die unter gleichen Winkelabständen auf dem Isolierzylinder angeordnet sind, an welchem zu den jeweils benachbarten Kollektorlamellen sich erstrecken­ de Aussparungen axial außerhalb einer Bürstenlauffläche zur Aufnahme einer elektrisch leitenden Mischung vorge­ sehen sind, durch die die Kommutatorsegmente miteinander überbrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Mischung ein Klebstoff (11) ist.

2. Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Klebstoff (11) mindestens ein Metall- und Kohlenstoffpulver beigemischt ist.

3. Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierzylinder (4) einen Teil mit einem größeren Durchmesser aufweist, daß Führungsnuten (9-1 bis 9-3) für Kommutatoranschlüsse (7-1 bis 7-3) vorge­ sehen sind, die durch Biegen der Kommutatorsegmente (3-1 bis 3-3) an den Grundteilen gebildet sind, daß Behälter (8-1 bis 8-3) am Teil mit dem größeren Durch­ messer angeordnet sind und daß eine Isolierscheibe (10) zum Abdecken der Behälter (8-1 bis 8-3) mit einem Innendurchmesser vorgesehen ist, der mit den Oberflächen der Kommutatorsegmente (3-1 bis 3-3) übereinstimmt.

4. Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff (11) in die Behälter (8-1 bis 8-3) einspritzbar ist, so daß er abgelagert wird und die anliegenden Kommutatorsegmente (3-1 bis 3-3) überbrückt.