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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage ge eines
Elektromotors, bei welchem auf ein Ende des Stators eine aus Kunststoff bestehende
Motorbrücke aufgesetzt wird, die eine ein Wälzlager für die Ankerwelle aufnehmende
Aufnahmeöffnung aufweist.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Elektromotor mit einer
an einem Ende seines Stators angebrachten Motorbrücke, die eine die Umfangsfläche
eines Wälzlagers für die Ankerwelle umschließende Aufnahmeöffnung aufweist.
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Es ist bereits bekannt, zur Montage eines Elektromotors an einem Ende
des Stators eine Motorbrücke zu befestigen, die eine Aufnahmeöffnung hat, in der
ein Wälzlager befestigt ist. Diese Motorbrücke kann entweder vor oder nach dem Einsetzen
des Ankers am Stator angebracht werden, und in jedem Fall wird der innere Laufring
des in der Motorbrücke befestigten Wälzlagers auf die Ankerwelle geschoben, so daß
die Ankerwelle an diesem Ende gelagert ist. Das axiale Positionieren der Ankerwelle
erfolgt üblicherweise durch entsprechende Halterung des anderen Wellenendes.
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Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der zuvor ausgewuchtete
Anker bei der Verbindung mit dem inneren Laufring des Wälzlagers erneut eine gewisse
Unwucht erhalten kann, die sich dann nicht mehr durch
spanabhebende
Bearbeitung des Ankers beseitigen läßt.
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Die Gefahr des Entstehens einer derartigen Unwucht wird dann noch
vergrößert, wenn nach dem Einsetzen des Ankers in den Stator und nach der Verbindung
des in der Motorbrücke befestigten Wälzlagers mit der Ankerwelle noch weitere Teile
auf die Ankerwelle aufgesetzt werden müssen, etwa bei Elektromotoren mit elektronisch
gesteuerter Drehzahl ein Magnetring, der an dem über das Wälzlager hinausstehenden
Ende der Ankerwelle befestigt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Montage eines Elektromotors
sowie einen Elektromotor zu schaffen, bei dem ein optimales AuswuchLen des Ankers
dadurch erreicht werden kann, daß der Anker beim Auswuchten bereits alle wesentlichen,
an ihm zu befestigenden Teile trägt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß das Wälzlager auf der Ankerwelle befestigt
und der Anker dann in den die Motorbrücke tragenden Stator eingeschoben wird und
daß in die Motorbrücke zwischen eingeschobenem Stator und Aufnahmeöffnung benachbart
zu dieser und quer zur Ankerwelle ein Lagerschildelement eingesteckt wird. Bei der
Montage eines Elektromotors mit elektronisch gesteuerter Drehzahl kann erfindungsgemäß
vor dem Einschieben der Ankerwelle in den Stator an deren das Wälzlager tragendem
Ende ein Magnetring befestigt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Montage des
mit der Motorbrücke zu verbindenden Wälzlagers Fauf der Ankerwelle, und gegebenenfalls
wird auch der Magnetring auf der Ankerwelle befestigt, bevor der
Anker
in den Stator eingeschoben wird. Es ist daher möglich, den das Wälzlager und gegebenenfalls
den Magnetring tragenden Anker in einem gesonderten Arbeitsgang auszuwuchten und
ihn erst nach Beseitigung aller Unwuchten in den Stator einzusetzen. Da jedoch bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren das in der Motorbrücke anzuordnende Wälzlager für
die Ankerwelle fest auf der Ankerwelle sitzt und nicht, wie bei dem bekannten Verfahren,
in der Aufnahmeöffnung der Motorbrücke befestigt ist, muß das Wälzlager in der Motorbrücke
gehalten werden, wozu erfindungsgemäß zwischen der Aufnahmeöffnung und dem Stator
in die Motorbrücke ein Lagerschildelement eingesteckt wird, das auf einfache Weise
eine Verlagerung des Wälzlagers in Richtung auf den Stator und damit eine Verlagerung
des gesamten Ankers in dieser Richtung verhindert.
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Wird die Motorbrücke auf das kollektorseitige Ende des Stators aufgesetzt,
so kann das Lagerschildelement nicht nur zur Festlegung des Wälzlagers dienen, sondern
an ihm können auch die Kohlebürsten befestigt werden.
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Ein Elektromotor der eingangs erwähnten Art wird gemäß der Erfindung
derart ausgestaltet, das das Wälzlager im Preßsitz auf der Ankerwelle und lösbar
in der Aufnahmeöffnung befestigt ist und daß zwischen Aufnahmeöffnung und Stator
benachbart zum Wälzlager und quer zur Ankerwelle ein Lagerschildelement in die Motorbrücke
eingesteckt ist, daß das Wälzlager gegen Bewegung in Richtung auf den Stator sichert.
An dem über das Wälzlager hinausragenden Ende der Ankerwelle kann ein Magnetring
befestigt sein, wenn die Drehzahl des Elektromotors elektronisch zu regeln sein
soll.
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Um im Betrieb des Motors infolge Drehung des Ankers entstehende Schwingungen
zu dämpfen, kann das Wälzlager von einem aus gummielastischem Material bestehenden,
in die Aufnahmeöffnung eingesetzten Dämmring umgeben sein.
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Dem Lagerschildelement kann zur Vereinfachung des Gesamtaufbaus dadurch
eine Doppelfunktion gegeben werden, daß es mit Aufnahmen für die Kohlebürsten versehen
wird. In einem derartigen Lagerschildelement können benachbart zu den Aufnahmen
für die Kohlebürsten sich in Steckrichtung des Lagerschildelementes ertreckende
Bohrungen vorgesehen sein, die bei eingestecktem Lagerschildelement mit Bohrungen
in der Motorbrücke fluchten. Die Kohlebürsten können dann mittels der in diese Bohrungen
eingeschraubten Schrauben befestigt sein. Auf diese Weise ist auch der Montagevorgang
vereinfacht, weil zur Befestigung der Kohlebürsten und des Lagerschildelementes
die gleichen Schrauben verwendet werden.
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Insbesondere bei der Herstellung von Elektrowerkzeugen in Massenfertigung
ist es erwünscht, möglichst gleiche Teile für unterschiedliche Elektrowerkzeuge
verwenden zu können. So besteht ein Bedürfnis dafür, in gleiche Werkzeuggehäuse
unterschiedlich starke und daher unterschiedlich dimensionierte Elektromotoren einsetzen
zu können. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß bei einem größeren
Elektromotor die Umfangsfläche der Motorbrücke innerhalb der Umhüllungskurve des
Stators liegt, die Umfangsabmessungen des Elektromotors also durch die Abmessungen
des Stators bestimmt sind, während in einem anderen Fall die Motorbrücke an dem
dem Stator zugewandten Ende einen den Endbereich des Stators übergreifenden Ringbereich,
vorzugsweise mit den Stator noch weiter übergreifenden Armen, aufweisen kann, so
daß bei kleiner dimensioniertem Motor
trotzdem infolge der Abmessung
des Ringbereiches der Motorbrücke eine größere Umfangsabmessung erreicht und so
der kleinere Elektromotor in das gleiche Werkzeugegehäuse eingesetzt werden kann,
wie der vorstehend erwähnte größere Motor. In jedem Fall müssen die Motorbrücken
so dimensioniert werden, daß sich die Aufnahmeöffnung der Motorbrücke des zugehörigen
Motors an der gleichen Stelle des Werkzeuggehäuses befindet, so daß die auftretenden
radialen und axialen Kräfte des Ankers vom Werkzeuggehäuse aufgenommen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden
Figuren näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Einzelteile eines
zu montierenden und in die Gehäusehalbschale eines Elektrowerkzeuges einzusetzenden
Elektromotors.
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Figur 2 zeigt in- einer Seitenansicht die Motorbrücke des Elektromotors
aus Figur 1.
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Figur 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IIII-III aus Figur 2.
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Figur 4 zeigt in einer Ansicht das Lagerschildelemeint des Motors
aus Figur 1.
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Figur 5 zeigt in einer Ansicht in Figur 4 von rechts das Lagerschildelement.
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Figur 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus Figur 5.
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Figur 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus Figur 5.
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Figur 8 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Einzelteile eines
zu montierenden und in die gleiche Gehäusehalbschale wie in Figur 1 einzusetzenden
Elektromotors.
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Figur 9 zeigt in einer Seitenansicht die Motorbrücke aus Figur 8.
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Figur 10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie X-X aus Figur 9.
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Figur 11 zeigt in einer Ansicht d as das Lagerschildelement aus Figur
8.
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Figur 12 zeigt das Lagerschildelement aus Figur 11 in einer Ansicht
von links.
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Figur 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII aus Figur
11.
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Figur 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV aus Figur 11.
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Der in Figur 1 dargestellte Elektromotor hat einen Stator 1 mit Statorwicklungen
2, deren Anschlüsse in der Figur am linken Ende des Stators angedeutet sind.
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Der zugehörige Anker 10 trägt ebenfalls eine übliche Wicklung und
ist auf einer Ankerwelle 11 befestigt. Am linken Ende des Ankers 10 ist ein schematisch
angedeuteter Kollektor 12 vorgesehen. Beim Montieren-des Elektromotors wird auf
dem dargestellten Ende der Ankerwelle
11 ein Wälzlager 13 im Preßsitz
befestigt, und auf den äußeren Laufring dieses Wälzlagers wird ein aus gummi elastischem
Material bestehender Dämmring geschoben. Am Ende der Ankerwelle 11 wird mittels
einer Schraube 17 und unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe 16 ein sogenannter
Magnetring 15 befestigt, der an einer oder rnehreren Stellen seines Umfangs magnetisiert
ist und so bei Drehung der Ankerwelle ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt.
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Sind das Wälzlager 13, der Dämmring 14 und der Magnetring 15 auf der
Ankerwelle 11 befestigt, so kann der Anker 10 ausgewuchtet werden, was üblicherweise
dadurch geschieht, daß an den entsprechenden Stellen von den Blechlamellen Material
abgefräst oder abgeschliffen wird. Nach dem Auswuchten ist der Anker 10 fertig zur
Montage.
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Bevor der Anker 10 in den Stator 1 eingeschoben wird, wird auf dessen
in Figur 1 linkes Ende eine Motorbrücke 20 aufgesetzt, die Verbindungsstifte 23
hat, die in Bohrungen des Stators eingesteckt werden. Die Motorbrücke 20 besteht
aus Kunststoff, etwa einem Polyamid und hat an ihrem den Stiften.23 abgewandten
Ende eine Aufnahmeöffnung 21, die bei auf den Stator 1 aufgesetzter Motorbrücke
20 .koaxial mit dem Innenraum des Stators 1 verläuft. Wie insbesondere Figur 3 zu
entnehmen ist, hat der Bereich der Motorbrücke 20 zwischen Aufnahmeöffnung 21 und
Stiften 23 einen größeren Durchmesser als die Aufnahmeöffnung 21. Am den Stiften
23 abgewandten Ende bildet der die Aufnahmeöffnung 21 umgebende Bereich der Motorbrücke
20 eine Ringrippe 22, die von einer Nut 28 begrenzt wird. Die Funktion dieser Ringrippe
wird später erläutert werden. Die axiale Erstreckung der Aufnahmeöffnung 21 endet
an zwei zu beiden Seiten
der Mittelachse der Motorbrücke 20 vorgeseh-enen
Einschnitten 24 (Figur 2), deren Funktion ebenso später erklärt werden wird, wie
die der benachbart zu den Einschnitten 24 vorgesehenen Bohrungen 25 und der Führwand
27.
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Ist die Motorbrücke mit ihren Stiften 23 auf den Stator 1 aufgesteckt,
so wird der Anker 10 vom gegenüberliegenden Ende in den Stator 1 eingeschoben, bis
der Dämmring 14 in die Aufnahmeöffnung 21 hineingedrückt ist, so daß das Lager 13
in der Aufnahmeöffnung 21 gehalten wird.
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Um eine axiale Verschiebung des Ankers 10 wieder aus dem Stator 1
heraus zu verhindern, wird ein Lagerschildelement 30 verwendet. Dieses Lagerschildelement
besteht im wesentlichen aus einer Kun-ststoffscheibe, etwa aus einem Polyamid, die
zwei parallele, durch einen Einschnitt 33 getrennte Zungen 31 und 32 aufweist. Auf
der einen Seite dieser Scheibe ist eine in etwa halbkreisförmige Rippe 34 angeformt,
während seitlich Aufnahmen 35 für die Kohlebürsten ausgebildet sind. Dieses Lagerschilde'lement
30 kann bei in der vorstehenden Weise in die Aufnahmeöffnung 21 der Motorbrücke
20 eingesetztem Wälzlager 13 mit seinen Zungen 31 und 32 in die Einschnitte 24 'der
Motorbrücke 20 eingeschoben werden, wobei die der Rippe 34 gegenüberlieyende ebene
Fläche des Lagerschildelements 30 'an der Wand 27 der Motorbrücke 20 entlanggleitet
und gefiihrt wird. Das Einschieben des Motorschilelelementes 30 in die Motorbrücke
20 wird durch Anlage der Rippe 34 an der entsprechend gekrümmten Oberfläche der
Motorbrücke 20 begrenzt. In dieser eingesteckten Lage befinden sich die freien Enden
der Zungen 31 und 32 an gegenüberliegenden Seiten der Ankerwelle 11, und das Lagerschildelement
30
sichert das in der Aufnahmeöffnung 21 der Motorbrücke 20 gehaltene
Wälzlager 13 gegen Verlagerungen in Richtung auf den Stator 1, so daß infolge der
Preßsitzverbindung zwischen Wälzlager 13 und Ankerwelle 11 auch der Anker gegen
derartige Verlagerungen gesichert wird.
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Das Lagerschildelement 30 dient auch zur Halterung der beiden Kohlebürsten,
von denen nur eine Kohlebürste 43 in Figur 1 gezeigt ist. Diese Kohlebürsten werden
jeweils an einem Kohlehalter 40 befestigt, indem die Öse der Bürstenlitze 44 mittels
einer durch eine Bohrung 41 im Kohlehalter 40 geführten Schraube 45 am Kohlehalter
angebracht wird. Am Kohlehalter 40 ist in üblicherweise eine Spiralfeder 42 befestigt,
die auf die Kohlebürste eine Federkraft in Richtung auf den Kollektor 12 des in
den Stator eingesetzten Ankers 10 ausübt.
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Zur Befestigung der Kohlebürsten werden diese zusammen mit dem Kohlehalter
und den zugehörigen Bauelementen in die Aufnahmen 35 des in die Motorbrücke 20 eingesteckten
Lagerschildelementes eingesetzt, so daß die unteren Enden der Kohlebürsten 43 in
Berührung mit dem Kollektor 12 stehen. Die Schrauben 45 werden dann jeweils durch
die Öse der Litze 44, durch die Bohrung 41 des Kohlehalters 40 und durch im Lagerschildelement
30 vorgesehene Bohrungen 36 geführt und in die Bohrungen 25 der Motorbrücke 20 eingeschraubt.
Dabei ist es zweckmäßig, sogenannte selbstschneidende Schrauben zu verwenden, die
sich in die Wandungen der Bohrungen 25 einschneiden. Sind die Schrauben 45 eingeschraubt,
so verbinden sie einerseits die Kohlehalter mit dem Lagerschildelement 30 und halten
andererseits das Lagerschildelement 30 in seiner eingesteckten Lage in der c>rl>r
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Ist der Elektromotor auf diese Weise montiert worden,
so kann er in die Gehäusehälfte 50 eingelegt werden.
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Dabei kommt der Stator 1 zur Anlage an den entsprechend geformten
Vorsprüngen 52 und 53 an der Innenwand der Gehäusehälfte 50, während die Ringrippe
22 in die in der Gehäusehälfte 50 geformte Tasche 51 eingreift. Auf diese Weise
ist die Position des Elektromotors im Gehäuse definiert, und die Motorbrücke 20
wird auch in ihrer Lage am Stator 1 gehalten. Dabei stützt die Tasche 51 das Wälzlager
13 und den Dämmring gegen eine- Verlagerung weg vom Stator 1 ab, so daß auch der
Anker 10 gegen Verlagerung in dieser Richtung gesichert ist.
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Wie ebenfalls in Figur 1 dargestellt, kann oben auf die Gehäusehälfte
50 eine eine elektronische Schaltungsanordnung enthaltende Baueinheit 54 aufgesetzt
werden, die von dieser (;ehäusehälfte 50 sowie von der anderen, nicht dargestellten
Halbschale gehalten wird. Auf dieser Baueinheit 54 befinden sich Regelknöpfe b5
und 56, etwa zur Drehmomenteneinstellung und zur Drehzahleinstellung. Zwei Abtaststifte
57 erstrecken sich nach unten und befinden sich im montierten Zustand benachbart
zum Magnetring 15, so daß das sich bei Drehung des Ankers ändernder Magnetfeld von
diesen Abtaststiften 57 aufgenommen und der Schaltungsanordnung zugeführt wird.
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Auf diese Weise kann die Drehzahl ermittelt und eine entsprechende
Regelung vorgenommen werden.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 8 bis 14 sind gleiche Bauteile
mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Da dieses Ausführungsbeispiel
im wesentlichen mit demjenigen gemäß Figuren 1 bis 7 übereinstimmt, werden im folgenden
nur die Abweichungen erläutert.
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Die in den Figuren 8 bis 10 dargestellte Motorbrücke 120 unterscheidet
sich von der Motorbrücke 20 gemäß Figuren 1 bis 3. Diese Motorbrücke hat an ihrem
in Figur 8 äußeren Ende eine Aufnahmeöffnung 121 entsprechend der Aufnahmeöffnung
21 gemäß Figuren 1 bis 3, benachbart zu der in der gleichen Weise, wie vorstehend
beschrieben, das Lagerschildelement 130 in die Motorbrücke eingesteckt werden kann.
Die Motorbrücke 120 weist zwei einander gegenüberliegende, parallel zur Längsachse
der Motorbrücke verlaufende Stifte 123 auf, die in entsprechende Öffnungen im Stator
101 eingesteckt werden können. Aus diesem Grund entspricht der Abstand der Stifte
123 dem Abstand dieser Öffnungen im Stator 101. Zusätzlich ist an dem der Aufnahmeöffnung
121 gegenüberliegenden Ende der Motorbrücke ein Ringbereich 126 mit Armen 129 vorgesehen,
innerhalb dessen die Stifte 123 liegen und dessen Innenabmessungen so gewählt sind,
daß die Arme 129 und der Ringbereich 126 über die Außenfläche des Stators 101 geschoben
werden können, bis die verdickten Enden der Stifte (Figur 10) zum Anschlag an der
Endfläche des Stators kommen. Dabei liegt die Innenflächen des Ringbereichs 126
und der Arme 129 an der Außenfläche des Stators 101 an.
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Ist der Motor nach Montage des Ankers 110 in der vorstehend beschriebenen
Weise sowie nach Aufsetzen der Motorbrücke 120 und Einschieben des Ankers 110 in
den Stator 101 einschließlich Einstecken des Motorschildelementes 130 und Befestigung
der Kohlebürsten montiert, so kann er in die Gehäusehälfte 50 eingelegt werden,
das die gleiche Form wie das Gehäuseteil 50 gemäß Figur 1 hat. In diesem Fall kommen
der Ringbereich 126 und die Arme 129 der Motorbrücke zur Anlage an den Vorsprüngen
52 und 53, wodurch der Stator positioniert wird, während die Ringrippe 122 der Motorbrücke
120 sich in
die Tasche 51 erstreckt, so daß auch die Längserstreckung
des an sich gegenüber dem Motor aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis
7 kleineren Motors gemäß Figur 8 an die Abmessungen des (ìeFläuseteils 50 angepaßt
ist.
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Mit Hilfe der einstückig mit dem Ringbereich 126 ausgebildeten, aus
diesem hervorstehenden Arme 129, die sich über im wesentlichen die gesamte nach
Überdeckung durch den Ringbereich 126 verbleibende Länge des Stators 101 erstrecken,
wird dessen genaue Halterung im Werkzeuggehäuse erreicht. Ferner ergibt sich durch
Zwischenschaltung der Arme 129 eine geringere Belastung des Werkzeuggehäuses als
bei direkter Berührung zwischen diesem und dem Metall des Stators.
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