DE3321251A1 - Anker fuer elektromotor, insbesondere fuer tragbare elektrische werkzeuge - Google Patents

Description

Anker für Elektromotor, insbesondere für tragbare elektrische Werkzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf Anker für Eliektromotore, die in einem Stützgehäuse montiert sind, insbesondere das Gehäuse einer tragbaren elektrischen Werkzeugmaschine, wie Bohrmaschine, Schleifmaschine, Abgratmaschine, Säge usw.

In Werkzeugmaschinen dieser Art ist die

Welle des Ankers im allgemeinen zwischen zwei Lagern drehbar gelagert (Gleitlager oder Wälzlager), die in dem Gehäuse des Werkzeugs sitzen. Wenn die Welle speziell lang ist, kann man ein Zwischenlager vorsehen, welches eben-f falls im Gehäuse abgestützt wird und sich zwischen den beiden genannten äußeren Lagern befinden, jedoch ist es im allgemeinen wünschenswert, sich auf nur zwei Lager zu beschränken. In einigen Fällen können spezielle Befestigungseinrichtungen der Lager über dem Gehäuse verwendet werden, wie in der PR-PS 76 17 389 (2 314 608) beschrieben.

Um den elektrischen Motor der Werkzeugmaschine darzustellen, wirkt ein derartiger Anker, als Rotor montiert, mit den festen Induktionsspulen zusammen'^e.-!

. Der Anker selbst enthält eine zentrale Welle, im allgemeinen aus Stahl, auf welcher ein isolierender Überzug aufgebracht ist, der vorzugsweise durch eine Muffe einer gewissen Dicke aus Epoxiharz besteht. Auf diese Welle sind einerseits der Kollektor des Motors (zusammenarbeitend mit Motorbürsten) und andererseits die Induk-

tionsspulen montiert. Diese Spulen arbeiten in bekannter Weise mit ferromagnetischen Blechpaketen zusammen, um die verschiedenen Pole des Ankers zu definieren. Zur Montage der Ankerspulen kann man Abstandsisolationsstucke in Form von Sternen aus Kunststoff verwenden.

Wenn ein Anker dieser Art im Gehäuse einer tragbaren elektrischen Werkzeugmaschine montiert wird, ist es schließlich im allgemeinen Notwendig, auf die Welle des Ankers in der Nähe der Induktionsspulen mindestens einen Ventilator zu befestigen, z.B. durch Aufpressen, dessen Rolle es ist, die Luft um die Anker und Induktionsspulen umlaufen zu lassen, um den Motor zu kühlen.

Weitere Elemente können anschließend an den Ventilator angeordnet werden, beispielsweise ein zweiter Ventilator, der in gewissen Werkzeugmaschinen, beispielsweise Schleifmaschinen, zur Schaffung eines Ansaugunterdrucks verwendet wird.

In einer solchen bekannten Konstruktion findet man in allen Fällen,vom einen zum anderen Ende der Welle des Ankers gesehen, ein erstes Stützlager am Gehäuse befestigt, den Kollektor des Motors, die Ankerspulen, den Ventilator und das zweite Stützlager. Die Länge der Welle zwischen den beiden Lagern entspricht auf diese «eise mindestens dem axialen Platzbedarf des Kollektors^ der Ankerspulen und dem des Ventilators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den axialen Platzbedarf zwischen den Lagern zu verringern, ohne die Anordnung des Kollektors und der Ankerspulen zu ändern, noch die entsprechenden Eigenschaften des Elektromotors und auch ohne Änderung der Anordnung des Ventilators mit Bezug auf die Ankerspulen.

Eine derartige Verringerung verbessert das mechanische Verhalten des Ankers und ermöglicht,kompaktere Werkzeugmaschinen mit höherem Wirkungsgrad zu konstruieren.

Um dies zu erzielen, hat die Erfindung eine neue Struktur des Ankers zum Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, daß im Hinblick auf den Ventilator die

Ankerspulen getrennt von der Welle durch einen ringförmigen Raum gehalten werden und daß der Ventilator eine exzentrische (d.h. axial verschobene) Befestigungsmuffe aufweist, die im Preßsitz auf der Welle im Inneren des Ringspaltes befestigt ist in der Weise, daß der axiale Raumbedarf der Befestigungsmuffe des Ventilators auf den von den· Ankerspulen eingenommenen axialen Raum fällt.

Die Welle des Ankers weist vorzugsweise einen zentralen Teil relativ großen Durchmessers und einen Teil kleineren Durchmessers auf, der zur Aufnahme des Ventilators bestimmt ist, wobei die beiden Teile durch eine Schulter voneinander getrennt sind. Die Abstands- und . Isolationsstücke, bestehend aus einer mittleren BefestjL·- gungsbuchse und radialen Armen, sind auf diesem zentralen Teil großen ^Durchmessers montiert und eine dieser ■Abstandsstücke ist mit seiner Muffe oder Buchse in Überdeckung der Schulter angeordnet in der Weise, daß sich um den Teil mit dem geringeren Durchmesser der Welle der ringförmige Raum bildet.

Der Ventilator zur Kühlung der Ankerspulen weist vorzugsweise einen mittleren Teil in Form eines Napfs auf, in dessen Mitte die Befestigungsmuffe nach außen vorspringt; am Rand der Muffe erstrecken sich in an sich bekannter Weise diöiSchaufeln des Ventilators, die über einen Kranz am Rande miteinander verbunden sind.

Bei der Montage wird die Muffe des Ventilators auf den Teil kleineren Durchmessers der Welle des Ankers aufgeschoben, und zwar im Inneren des Ringraums, bis die Muffe gegen die Schulter stößt. Die gemeinsame Ebene des Bodens des Napfs und des ebenen randständigen Kranzes des Ventilators ist dann sehr nahe den Ankerspulen , jedoch außer Kontakt mit diesen.

Dank dieser Anordnung befinden sich die aktiven Teile des Ventilators in der Nähe der Ankerspulen und die Befestigungsmuffe des Ventilators befindet sich unterhalb der Spulen in einem Raum, der normalerweise für traditionelle Konstruktionen unzugänglich ist.

In komplementärer Weise kann das Lager der

Welle des Ankers auf der Seite des Ventilators in dem (Raum untergebracht werden, der von dem zentralen Napf des Ventilators freigelassen ist; mit anderen Worten, er nähert sich dem anderen Lager an der anderen Seite der Welle, und man sieht schließlich, daß. der Raum zwischen den Lagern sich verringert hat, wenn man die anderen Dinge im übrigen gleich läßt. Man bemerkt, daß die Verwirklichung der Erfindung voraussetzt, daß eines der Isolationsstücke auf der Welle des Ankers leicht blendenartig (en porte ä faux) montiert ist, da die Muffe über den Teil größeren Durchmessers der Welle vorspringt und dabei den erwähnten Ringraum begrenzt. Die Erprobung hat gezeigt, daß diese Anordnung genügend robust ist, so daß die Ankerspulen im Verlauf des Betriebs und der Montage keinen Schaden davontragen, die in gewöhnlicher Weise auf einer automatischen Maschine bewirkt werden kann. Das Ergebnis ist erstaunlich, in dem Maße, daß man eher glauben könnte, daß die Montage und Anordnung der Spulen die Muffe des Stückes im Sinne des Schließens' der erwähnten Ringraums deformieren würden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die sich auf die Zeichnungen bezieht, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Da?r bei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schleifmaschine, und zwar durch die zentrale vertikale Welle des Elektromotors, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Welle des Ankers des Motors,

wie diese in einer solchen Schleifmaschine verwendet wird,

Fig.4J einen Blick von unten auf den Ventilator und Fig. 5 ein en Blick von unten auf einen Abstands- und Isolationsstern.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schleifmaschine arbeitet mit Vibration und Ansaugung. Derartige Schleif-, maschinentypen sind an sich bekannt und brauchen deshalb

nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Eine derartige Werkzeugmaschine enthält im wesentlichen ein Gehäuse B, in dessem Inneren ein Elektromotor M mit Hufeisenmagnet montiert ist. Dieser weist einen Anker 100 auf, der einen Rotor bildetV dessen Welle 110 eine Schleifscheibe S über einen Exzenter E antreibt. In an sich bekannter Weise * kann man der Schleifscheibe S nicht nur eine Vibrationsbewegung erteilen, sondern auch eine orbitale Umlaufbewegung.

Der Motor M weist feste Induktionsspulen I auf, die mit dem Anker zusammenwirken, der den Rotor 100 bildet. Die Schleifmaschine wird lediglich als praktisches Ausführungsbeispiel erwähnt, die Erfindung besteht im wesentlichen in der Anordnung des Ankers zwischen dem unteren Gehäusebauelement BI und dem oberen Gehäusebauelement BS.

Der zusammengesetzte Anker weist einenzentrale Welle 110 auf, die zwischen einem oberen , mit dem Gehäuseteil BS verbundenen Lager 150 und einem unteren,, mit dem unter ren Gehäuse BI verbundenen unteren Lager 160 drehbar gelagert ist. Ausgehend vom oberen Lager 150 zum unteren Lager 160 findet man auf der Welle den Kollektor 120 des Motors (der über Bürsten 121 gespeist wird), Induktionsspulen 130 und einen Kühlventilator 140.

Die Welle 110 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt, Sie weist einen mittleren zentralen Teil 111 zur Stützung der Induktionsspulen 130 (wie noch erläutert wird), eine äußere Lagerlauffläche 115 zur Zusammenarbeit mit dem oberen Lager 150 und eine innenliegende, nicht endständige Lagerlauffläche 116 mit gegen den mittleren Teil reduzierten Durchmesser auf, die mit dem unteren Lager 160 kooperiert. Zwischen der mittleren Zone 111 und der Zone 115 erstreckt sich eine Zone mittleren Durchmessers 112, die zur Aufnahme des Kollektors dient. Zwischen der Zone 116 und der Zone 111 erstreckt sich eine Zone-113, die durch eine Schulter 113a ton der Zone 111 getrennt ist und zur Aufnahme des Ventilators 140 bestimmt ist. Die Welle besteht vorzugsweise aus Stahl. Entsprechend den

in Kraft befindlichen Normen sind die Zonen 111 und 112, welche bei der Montage rechtwinklig von den Induktionsspulen und vom Kollektor zu liegen kommen, mit einer aufgegossenen Schicht lila, 112a aus Epoxiharz versehen. Eine entsprechend dicke Epoxischicht stellt die Isolierung der Welle sicher. Das Ende 118 der Welle ist dem Exzenter E zugeordnet , der vorzugsweise angeschraubt ist.

Wie bereits angedeutet, empfängt das Teil 111 der Welle 110 die Induktionsspulen 130. Die Montage der Spulen geht wie folgt vor sich: Auf das Teil 111 werden Abstands-Isolationsstücke 131 und 132 geschoben, die als Trennungssterne bezeichnet werden. Der Trennungsstern 131 ist als Ansicht von unten in Fig. 5 dargestellt. Ein derartiger Stern besteht aus widerstandsfähigem Kunststoff und weist im wesentlichen eine Krone 131a mit davon wegstrebenden radialen Armen 131b und andererseits eine axiale Befestigungsmuffe 131c auf, die zum Aufpressen auf den Teil 111 der Welle 110 bestimmt ist. Bie in Fig. 1 und 2 dargestellt, sind die Sterne 131 und 132 identisch und symmetrisch montiert. In charakteristischer Weise ist der Stern 131 in Überlappung auf der Schulter 113a montiert, so daß im wesentlichen die ..Hälfte der axialen Länge der Muffe 131c das Teil 113 überragt oder abdeckt, wobei ein Ringraum 114 gebildet wird.

Wie in Fig. 4 dargestellt, weist der Ventilator 114 eine mittlere Krone in Form eines Napfs 140a auf, an dessen Rand spiralförmige Schaufeln 140b angeordnet sind. Eine Befestigungsmuffe 140c erstreckt sich axial ausgehend vom Boden des Napfs zur Seite entgegengesetzt zu den Schaufeln 140b, die durch eine Krone 14Od miteinander verbunden sind.

Die Muffer oder Buchse 140c wird auf den Teil 113 der Welle 110 mit Kraft aufgepreßt, Während dieses Aufsteckens befestigt sich die Muffe 140c im Ringraum 114 und kommt schließlich gegen die Schulter 113a zum Anschlag. In der endgültigen Lage,wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist der Boden des Napfs 140a dem äußeren Ende der Muffe 131c des Sterns 131 sehr nahe gekommen, ohne jedoch

Kontakt zu diesem aufzuweisen. Die axiale Länge der Muffe 140c , d.h. der durch den Preßsitz benötigte axiale Raum des Ventilators, befindet sich an einer Stelle, die bereits von den Induktionsspulen axial eingenommen wird. Vorzugsweise ist die axiale Länge des Teils 113 der Welle gleich der axialen Länge der Muffe 140c . Wie bereits erläutert, ist die Widerstandskraft des Sterns 131 am Ende seiner Muffe genügend groß, so daß die Induktionsspulen 130, die durch eine automatische Wickelmaschine herumgelegt worden sind, sich nicht unter Deformierung der Muffe 131c schließen, so daß der ringförmige Zwischenraum 114 unverändert während der Lebensdauer des Geräts bleibt.

Das Teil 116 der Welle 110 greift in das Lager 160 ein, das auf diese Weise im Inneren des Napfs 140a des Ventilators 140 zu liegen kommt.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Sternstücke 131 und 132 als solche nicht neu sind, da man sie bereits als Isolations- und Abstandsstücke auf Induktionsmaschinen schwacher Leistung verwendet hat: Sie dienen zur Trennung der Fäden der Induktionsspulen von den metallischen Teilen (Welle und Polstücke in Form von Blechpaketen). Gemäß der Erfindung gibt man jedoch dem Sternstück 131 eine spezielle Lage, die es ermöglicht, den Ringspalt 114 auf den axialen Raum zu nehmen, der normalerweise den Spulen 130 vorbehalten ist.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die Anordnung gemäß Erfindung den Platzbedarf zwischen den beiden Lagern 150 und 160 merklich verringert. Die Verringerung des axialen Raumbedarfs entspricht ungefähr der axialen Länge der Auskragung der Muffe 131c des Sternstücks 130 gegenüber dem Teil 113 der Welle oder - was auf dasselbe hinauskommt - der axialen Ausdehnung der Muffe 140c. Die auf diese Weise eingesparte Baulänge kann in der Größenordnung von 5 bis 20 % liegen, je nach den Konstruktionen. Eine derartige Doppelausnutzung des Raums verbessert die Arbeitsbedingungen der Welle 110, wenn alle anderen Dinge im übrigen gleichgehalten werden. Außerdem bringt die Tatsache der Anordnung der Lager 160

10

1 im Napf 130a die Schaufeln 140b dazu, sich rechtwinklig von den Lagern 160 zu erstrecken. Anders ausgedrückt, die speziellen Kräfte, von den Schaufeln 140b des Ventilators 140 ausgeübt, werden direkt auf das Lager 160 übertragen,

5 das mit dem unteren Gehäuseteil B verbunden ist.

Alle diese Anordnungen verbessern die Zuverlässigkeit und das Betriebsverhalten der tragbaren Werkzeuge,

auf die sich vorzugsweise die Erfindung bezieht. Ferner führt die Verringerung des axialen Raumbedarfs zu einer 10 Vergrößerung der Kompaktheit der gleichen Werkzeuge.

Claims (7)

1. Black & Decker Inc. Case 4266

   Drummond Plaza Office Park, 1423 Kirkwood Highway
   Newark, Delaware 19711, USA

   Patentansprüche

   Anker für Elektromotor mit einer zentralen Welle (110), die zur Drehung mit Bezug auf ein
   Gehäuse (BI, BS) mittels zweier Lager (115, 116) eingerichtet ist, sowie mit einem Kollektor (120), Induktionsspulen (130) und einem Ventilator (140), die auf der
   Welle aufgereiht sind,

   dadurch gekennzeichnet ,
   daß mit Bezug auf den Ventilator (140) die Induktionsspulen (130) von der Welle (110) durch einen Ringraum (114)

   10 getrennt sind, und

   daß der Ventilator (140) eine versetzt angeordnete
   Befestigungsmuffe (140c) aufweist, die auf die Welle im

   Inneren des Ringspalts (114) aufgepreßt ist, in der Weise, daß der axiale Raumbedarf der Befestigungsmuffe (140c) des Ventilators (140) gleichzeitig für den axialen Raumbedarf der Induktionsspulen ausgenutzt wird.
2. 2 . Anker nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß seine Welle (110) einen mittleren Teil (111) mit relativ großem Durchmesser urid einen Teil (113) «kleineren Durchmessers aufweist, der zur Aufnahme der Befestigungsmuffe des Ventilators bestimmt ist, wobei die beiden Teile durch eine Schulter (113a) voneinander getrennt sind. _:

   Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult

   Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

   Telefax (CClTT 2) Wiesbaden und München (089) 8344618 Attention Patentconsult
3. 3. Anker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (130) auf der Welle mittels eines Abstands-Isolationsstiickes (131) iiiönti&tt sind, Welches eine ifaffe (ί3ΐά}' aufweist, die auf dem zentralen Teil (110) der Welle zu liegen kommt, wobei die Schulter (113a) überdeckt wird und der Ringraum (114) materiell definiert wird.
4. 4. Anker für Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstands-Isolationsstück

   (131) eine zentrale Befestigungsmuffe (131c) und radiale Arme (131b) aufweist.
5. 5. Anker nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (140:> einen mittleren Teil (140a) in Form eines Napfs aufweist und daß eine zentrale Befestigungsmuffe (140c) von der entgegengesetzten Seite des Napfs vorspringt und daß die radialen Flügel (140b) gegenüber dem Lager (160) der Welle (110) angeordnet sind.
6. 6 . Anker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abstands-Isolationsstücke (131, 132) in symmetrischer Weise mit ihren Köpfen zueinander angrenzend auf der Welle angeordnet sind.
7. 7. Snagbares Werkzeug mit einem festen Gehäuse (B), welches feste Induktionsspulen (I) aufnimmt und mit einem beweglichen Anker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Anker zwischen zwei Lagern (150, 160) im Gehäuse mit einem minimalen Abstand am Gehäuse montiert ist.