DE3324617C2

DE3324617C2 - DC collector miniature electric motor

Info

Publication number: DE3324617C2
Application number: DE19833324617
Authority: DE
Inventors: Fritz Ing Grad Schmider
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2003-07-09
Also published as: DE3324617A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Kollektor-Kleinstelek tromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a DC collector miniature telek tromotor according to the preamble of claim 1.

Ein ähnlicher Gleichstrom-Kollektor-Elektromotor, wenn auch kein kleinstbauender, ist aus DE-OS 17 63 317 bekannt. Der dort beschriebene Elektromotor verwendet einen zylindrischen Kollek tor üblicher Bauart und es werden übliche Bürsten eingesetzt. Hierdurch wird der Motor verhältnismäßig voluminös.A similar DC collector electric motor, if not one smallest building, is known from DE-OS 17 63 317. That one described electric motor uses a cylindrical collector gate of conventional design and common brushes are used. This makes the engine relatively bulky.

Sollen solche Gleichstrom-Kollektor-Elektromotoren als Kleinst motoren verwendet werden, die unter anderem in batteriebetriebe nen Geräten Verwendung finden, so kommt es auf einen guten Wir kungsgrad und eine dennoch kompakte Bauweise an, damit einer seits wenig Energie verbraucht und andererseits das Gerät nicht zu schwer und voluminös wird.Should such DC collector electric motors be the smallest motors are used, among other things, in battery-operated plants When using a device, it comes down to a good we degree of efficiency and a compact design, so that one on the one hand uses little energy and on the other hand the device does not becomes too heavy and bulky.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kleinstbauenden Gleichstrom-Kollektor-Elektromotor anzugeben, der insbesondere für die Verwendung in Signalaufzeichnungs und/oder -wiedergabegeräten geeignet ist.Therefore, it is an object of the present invention to provide one to specify the smallest-sized direct current collector electric motor, which is especially for use in signal recording and / or playback devices is suitable.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Gegenüber dem bekannten Gleich strom-Elektromotoren verbessert sich der Wirkungsgrad; trotzdem können solche Motoren sehr klein gebaut werden.The object is achieved according to the invention by the one in claim 1 specified features solved. Compared to the familiar equal Electricity electric motors improve efficiency; Nevertheless such motors can be built very small.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigen:Further details and advantageous further developments of the Erfin result from the following and in the Illustrated drawing Embodiments, as well as from the Subclaims. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mo tors, hier eines Motors mit flachem Luftspalt, mit einem achtpoligen Statormagneten, und mit einer Rotoranordnung mit sechs gleichmäßig ver teilten Spulen und einem Kollektor mit zwölf Lamellen, Fig. 1 is a schematic illustration of the gate of a first embodiment of an inventive guide from Mo, here a motor with flat air-gap, with an eight-pole stator, and a rotor assembly having six equally divided ver coils and a commutator with twelve fins,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aus führungsform eines Motors mit der Spulenanord nung und Statormagneten gemäß Fig. 1, in ver größertem Maßstab, Fig. 2 is a longitudinal section through a preferred form of a guide from the motor with the coil arrangement and the stator magnet of FIG. 1, in ver enlarged scale,

Fig. 3 einen Längsschnitt analog Fig. 4 durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Gleichstrom-Kollektormaschine; die Ma schine ist im wesentlichen symmetrisch aufge baut, und deshalb ist links ein kleiner Teil der Maschine weggeschnitten; die Darstellung ist etwa vierfach vergrößert, Fig. 3 is a longitudinal section similar to Fig 4 through a second embodiment of a proper DC collector machine Invention. the machine is built up essentially symmetrically, and therefore a small part of the machine is cut away on the left; the display is enlarged about four times,

Fig. 4 einen Längsschnitt analog Fig. 2 oder 3 durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Gleichstrom-Kollektormaschine, in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 is a longitudinal section analogous to FIG. 2 or 3 through a third embodiment of an OF INVENTION to the invention DC collector machine, on an enlarged scale,

Fig. 5 bei der Maschine nach Fig. 4, eine Draufsicht von oben auf eine die Statormagnete halternde Rückschlußplatte, auf der auch die Bürstenhalter der Maschine angeordnet sind, Fig. 5 are arranged in the machine according to Fig. 4, a plan view from above of a the stator magnets halternde yoke plate on which the brush holder of the machine,

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Element des Rotors der Maschine nach Fig. 4 und Fig. 5, das gleich zeitig als Trageglied für die Rotorspulen und als Flachkollektor dient, Fig. 6 is a section through an element of the rotor of the machine of FIG. 4 and FIG. 5, which simultaneously serves as a support member for the rotor coils and as a flat plate collector,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die die Spulen tragende Sei te des Trageglieds der Fig. 6. Fig. 7 is a plan view of the coil-bearing Be te of the support member of Fig. 6.

In den einzelnen Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhn lich nur einmal beschrieben. Begriffe wie "oben, unten, links, rechts" beziehen sich auf die Darstellung in der jeweiligen Figur. Zur Veranschaulichung der Dimensionen sind in verschiede nen Figuren Maßstäbe für eine typische Baugröße angegeben.In the individual figures, the same or equivalent Parts with the same reference numerals and usual only described once. Terms like "top, bottom, left, right "refer to the representation in the respective Figure. The dimensions are illustrated in different NEN figures given scales for a typical size.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine erste Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Maschine 20, die hier als Maschine mit ebenem Luftspalt dargestellt ist. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch diesen Luftspalt, d. h. man sieht einen Kollektor 22 mit 12 Kollektorlamellen 1-12, die sechs Rotor spulen A-F, und dahinter den Statormagneten 21, der wie dar gestellt achtpolig axial magnetisiert ist. Gewöhnlich ist der Statormagnet ein einstückiger Ring, der bei trapezförmigem In duktionsverlauf in der dargestellten Weise magnetisiert ist. Man kann den Statormagneten aber zum Beispiel auch aus einzelnen Segmenten zusammensetzen. Dieser Magnet erstreckt sich bis unter die magnetisch aktiven Abschnitte der Spulen A-F, also die radial verlaufenden Spulenabschnitte. Seine radiale Erstreckung nach außen ist übertrieben groß dargestellt, um die zeichneri sche Darstellung der Statorpole zu ermöglichen. Fig. 1 shows schematically a plan view of a first imple mentation form of a machine 20 according to the invention, which is shown here as a machine with a flat air gap. Fig. 1 shows a section through this air gap, ie you can see a collector 22 with 12 collector lamellae 1-12 , the six rotor coils AF, and behind it the stator magnet 21 , which is eight-pole axially magnetized as shown. Usually, the stator magnet is a one-piece ring, which is magnetized in the manner shown with a trapezoidal induction curve. However, the stator magnet can also be composed of individual segments, for example. This magnet extends below the magnetically active sections of the coils AF, that is to say the radially running coil sections. Its radial extension to the outside is exaggerated to enable the stator poles to be drawn.

Fig. 2 zeigt - stark vergrößert - ein bevorzugtes Ausführungs beispiel für den mechanischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Motors, hier eines Antriebsmotors für ein Signalaufzeichnungs gerät für Videosignale in Schnittansicht. Dieses Gerät hat ein Lagertragrohr 40 mit einem radialen Befestigungsflansch 41. Im Rohr 40 ist in Lagern, von denen nur ein Wälzlager 42 angedeutet ist, eine Motorwelle 43 gelagert. Auf ihr ist ein Trageglied 44 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, z. B. Aluminium, mittels einer Nabe 45 befestigt, und an der Unterseite 46 des Außen umfangs dieses Trageglieds 44 sind die einzelnen Spulen 47, 48 (entsprechend den Spulen A-F der Fig. 1-3) mit ihren radial inneren Abschnitten durch Kleben befestigt. Z. B. kann das Tra geglied 44 einen Außendurchmesser von 4,4 cm haben, während der Kranz der sechs Spulen einen Außendurchmesser von 7,8 cm hat, d. h. das axiale Trägheitsmoment wird im wesentlichen nur durch diese sechs Spulen bestimmt, so daß ein solcher Rotor 50 ein sehr kleines GD² hat und gleichzeitig die einzelnen Spulen 47, 48 sehr gut gekühlt werden und thermisch hoch belastbar sind. Fig. 2 shows - greatly enlarged - a preferred embodiment example for the mechanical structure of a motor according to the invention, here a drive motor for a signal recording device for video signals in a sectional view. This device has a bearing support tube 40 with a radial mounting flange 41 . A motor shaft 43 is mounted in the tube 40 in bearings, of which only one roller bearing 42 is indicated. On it is a support member 44 made of a non-magnetic material, for. B. aluminum, fastened by means of a hub 45 , and on the underside 46 of the outer circumference of this support member 44 , the individual coils 47 , 48 (corresponding to the coils AF of FIGS. 1-3) are attached with their radially inner portions by gluing. For example, the carrier member 44 can have an outer diameter of 4.4 cm, while the ring of the six coils has an outer diameter of 7.8 cm, ie the axial moment of inertia is essentially only determined by these six coils, so that such a rotor 50th has a very small GD² and at the same time the individual coils 47 , 48 are cooled very well and can withstand high thermal loads.

Die Spulen 47, 48 ragen mit ihren magnetisch aktiven Abschnitten in einen ebenen Luftspalt 53, der gebildet wird zwischen einem Stator-Magnetring 54, der axial und - gemäß Fig. 1 - achtpolig magnetisiert ist, und einer ringförmigen Rückschlußplatte 55 aus Eisen, die an der Außenwand 56 eines ringtrogartigen Stator gehäuses 57 durch magnetischen Zug gehalten ist. In das Innere dieses Gehäuses 57, das aus Stahlblech tiefgezogen ist, ist der Magnetring 54 eingeklebt. Dieses Gehäuse ist an Stellen 58, 59 am Flansch 41 befestigt und wie dargestellt mit seiner inneren Wand 61 auf dem Lagertragrohr 40 zentriert.The coils 47 , 48 protrude with their magnetically active sections into a flat air gap 53 , which is formed between a stator magnetic ring 54 , which is magnetized axially and, as shown in FIG. 1, with eight poles, and an annular return plate 55 made of iron the outer wall 56 of a ring trough-like stator housing 57 is held by magnetic pull. The magnetic ring 54 is glued into the interior of this housing 57 , which is deep-drawn from sheet steel. This housing is fastened to the flange 41 at points 58 , 59 and, as illustrated, is centered on the bearing support tube 40 with its inner wall 61 .

An der Unterseite der Rückschlußplatte 55 ist ein Formstück 62 aus einem isolierenden Werkstoff befestigt, das zwei Bürsten aufnimmt, von denen nur die Bürste 30 dargestellt ist, die durch eine Dämpfmasse 63 an Schwingungen gehindert wird.On the underside of the back plate 55 , a fitting 62 made of an insulating material is attached, which receives two brushes, of which only the brush 30 is shown, which is prevented from vibrating by a damping mass 63 .

Zum Anpressen eines Entstörglieds 82 gegen die Lappen 4A etc. dient gemäß Fig. 4 ein Federglied 84, das in den Fig. 6 und 7 näher dargestellt ist. Es hat einen zentralen Ring 85, der die Nabe 65 umschließt, gegen das Entstörglied 82 anliegt, und die ses, bezogen auf Fig. 4, nach unten gegen den Kollektor 22 drückt. Von diesem Ring 85 verlaufen symmetrisch radial nach außen, also speichenförmig, vier identische Federbeine 86, 87, 88 und 89, die etwa Z-förmig abgewinkelt sind und mit ihren freien Enden etwa parallel zur Ebene des Ringes 85 verlaufen. Fig one spring member is used for pressing a surge killer 82 against the tabs 4 A, etc. in accordance with. 4 84 that is shown in more detail in FIGS. 6 and 7. It has a central ring 85 which surrounds the hub 65, bears against the interference suppressor 82 , and which, based on FIG. 4, presses it downward against the collector 22 . Four identical spring struts 86 , 87 , 88 and 89 run symmetrically radially outward from this ring 85 , that is to say in the form of a spoke, which are angled approximately in a Z-shape and run with their free ends approximately parallel to the plane of the ring 85 .

Der dargestellte Motor hat eine Leistungsaufnahme von 0,6 W und gibt bei einer Drehzahl von 1500 U/min ein Drehmoment von 0,2 Ncm (20 cmp) ab, ist also ein Kleinstmotor, der bei sehr gerin gem axialem Trägheitsmoment ein Drehmoment von sehr guter Kon stanz liefert.The motor shown has a power consumption of 0.6 W and gives a torque of 0.2 at a speed of 1500 rpm Ncm (20 cmp), is a small motor that runs at very low a torque of very good con stamping supplies.

Fig. 3 zeigt - in stark vergrößertem Maßstab - ein zweites Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine, hier eines Antriebsmotors für ein Signalaufzeichnungsgerät für Videosigna le. Dieses Gerät hat ein Lagertragrohr 140 mit einem radialen Befestigungsflansch 141. Im Rohr 140 ist in Lagern, von denen nur ein Wälzlager 142 angedeutet ist, eine Motorwelle 143 gela gert. Auf ihr ist ein Trageglied 144 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, z. B. aus Aluminium oder einem geeigneten Kunststoff, mittels eines axialen Fortsatzes 145, der als Nabe dient, be festigt, und an der Oberseite des Außenumfangs dieses Trage glieds 144 sind die einzelnen Spulen 147, 148 (vgl. Fig. 16) mit ihren radial inneren Abschnitten durch Kleben befestigt, z. B. wie dargestellt mit einer dünnen Vliesschicht 151, die mit einem Epoxiharz getränkt ist. Das Trageglied 144 kann z. B. einen Außendurchmesser von 2,8 cm haben, während der Kranz der sechs Spulen einen Außendurchmesser von 5,7 cm hat, d. h. das axiale Trägheitsmoment wird im wesentlichen nur durch diese sechs Spu len bestimmt, so daß ein solcher Rotor 150 ein sehr kleines GD² hat und gleichzeitig die einzelnen Spulen 147, 148 sehr gut gekühlt werden und thermisch hoch belastbar sind. Fig. 3 shows - on a greatly enlarged scale - from a second exemplary embodiment of a machine according to the invention, here a drive motor for a signal recorder for video signals. This device has a bearing support tube 140 with a radial mounting flange 141 . In the tube 140 , a motor shaft 143 is mounted in bearings, of which only one roller bearing 142 is indicated. On it is a support member 144 made of a non-magnetic material, for. B. made of aluminum or a suitable plastic, by means of an axial extension 145 , which serves as a hub, be fastened, and on the top of the outer circumference of this support member 144 , the individual coils 147 , 148 (see. Fig. 16) with their radial inner sections attached by gluing, e.g. B. as shown with a thin fleece layer 151 , which is impregnated with an epoxy resin. The support member 144 can, for. B. have an outer diameter of 2.8 cm, while the rim of the six coils has an outer diameter of 5.7 cm, ie the axial moment of inertia is essentially determined only by these six spools, so that such a rotor 150 is very small GD² has and at the same time the individual coils 147 , 148 are cooled very well and can withstand high thermal loads.

Die Spulen 147, 148 ragen mit ihren magnetisch aktiven Abschnit ten in einen ebenen Luftspalt 153, der gebildet wird zwischen einem oberen Stator-Magnetring 154, der wie dargestellt axial und achtpolig magnetisiert ist, und einem ebenso magnetisierten unteren Stator-Magnetring 155 auf einer Rückschlußplatte 152 aus Eisen, die an der Außenwand 156 eines topfartigen Statorgehäuses 157 durch magnetischen Zug gehalten ist. In das Innere dieses Gehäuses 157, das aus Stahlblech tiefgezogen ist, ist der obere Magnetring 154 eingeklebt. Dieses Gehäuse ist mittels Schrauben 158 am Flansch 141 befestigt, und es ist, wie dargestellt, mit seinem inneren Rand 161 auf dem Lagertragrohr 140 zentriert.The coils 147 , 148 project with their magnetically active sections into a flat air gap 153 , which is formed between an upper stator magnetic ring 154 , which is magnetized axially and eight-pole as shown, and a likewise magnetized lower stator magnetic ring 155 on a return plate 152 made of iron, which is held on the outer wall 156 of a pot-like stator housing 157 by magnetic pull. The upper magnetic ring 154 is glued into the interior of this housing 157 , which is deep-drawn from sheet steel. This housing is attached to flange 141 by screws 158 and, as shown, is centered on bearing support tube 140 with its inner edge 161 .

An der Unterseite der Rückschlußplatte 152 ist mittels Schrauben 183 ein Formstück 162 aus einem isolierenden Werkstoff befe stigt, welches zwei Bürsten aufnimmt, von denen nur die Bürste 130 dargestellt ist. Die Schrauben 183 befinden sich in Langlö chern 184, die eine Verdrehung des Formstücks 162 um die Längs achse des Motors ermöglichen, um eine optimale Lage der Bürsten 130 relativ zu den Statormagnetringen 154, 155 einstellen zu können.On the underside of the back plate 152 is a fitting 162 made of an insulating material BEFE Stigt by screws 183 , which receives two brushes, of which only the brush 130 is shown. The screws 183 are located in Langlö holes 184 , which allow rotation of the shaped piece 162 about the longitudinal axis of the motor in order to be able to adjust an optimal position of the brushes 130 relative to the stator magnetic rings 154 , 155 .

Ein Flachkollektor 122 ist auf dem axialen Fortsatz 145 des Trageglieds 144 befestigt. Er hat eine Nabe 165 aus Isolier stoff, in der die radial inneren Abschnitte seiner 12 Lamellen verankert sind. Bezüglich seines Aufbaus und seiner Herstellung wird auf die Fig. 5-10 Bezug genommen. Ebenso wird bezüglich der achtpoligen Magnetisierung der Magnetringe 154 und 155 auf die Darstellung in Fig. 1 und die zugehörige Beschreibung ver wiesen. Das gilt auch für die Anordnung der Rotorspulen und ihre elektrische Verbindung untereinander und mit dem Kollektor, wie sie in Fig. 1-3 ausführlich dargestellt sind. Die Spulen 147, 148 sind hier Rundspulen und sie sind aus Backlackdraht her gestellt, also selbsttragend. Naturgemäß könnten im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein oder mehrere Spulenträger ver wendet werden, doch wird die dargestellte Lösung bevorzugt.A flat collector 122 is attached to the axial extension 145 of the support member 144 . It has a hub 165 made of insulating material, in which the radially inner sections of its 12 lamellae are anchored. With regard to its construction and manufacture, reference is made to FIGS. 5-10. Likewise, with regard to the eight-pole magnetization of the magnetic rings 154 and 155, reference is made to the illustration in FIG. 1 and the associated description. This also applies to the arrangement of the rotor coils and their electrical connection to one another and to the collector, as shown in detail in FIGS. 1-3. The coils 147 , 148 here are round coils and they are made of enameled wire, so they are self-supporting. Naturally, one or more coil carriers could also be used in the context of the present invention, but the solution shown is preferred.

Oberhalb des Kollektors 122 befindet sich ein Entstörglied 182, das drei Kondensatoren enthält, deren Schaltung in Fig. 2 dar gestellt ist, wo auch die Anordnung der Kollektorbürsten gezeigt ist.Above the collector 122 there is an interference suppressor 182 , which contains three capacitors, the circuit of which is shown in FIG. 2, where the arrangement of the collector brushes is also shown.

Wie Fig. 3 ferner zeigt, hat das Trageglied 144 einen maximalen Außendurchmesser, der nur um etwa 2 mm kleiner ist als der In nendurchmesser des es umgebenden unteren Magnetrings 155, so daß der Spalt 160 zwischen dem unteren Magnetring 155 und dem Außen umfang des Trageglieds 144 nur etwa 1 . . . 1,5 mm beträgt. Dies ist wichtig, um im Bereich der magnetisch aktiven Abschnitte der Spulen 147, 148 ein möglichst homogenes Magnetfeld zur Verfügung zu haben.As Fig. 3 further shows, the support member 144 has a maximum outer diameter mm only about 2 is smaller than the In nendurchmesser of it surrounds the lower magnetic ring 155, so that the gap 160 between the lower magnetic ring 155 and the outer periphery of the support member 144 only about 1 . . Is 1.5 mm. This is important in order to have a magnetic field that is as homogeneous as possible in the area of the magnetically active sections of the coils 147 , 148 .

Würden die Anschlußelemente der Spulen 147, 148 durch diesen engen Spalt 160 geführt, so könnten sie bei der Montage oder bei späteren Reparaturen leicht eingeklemmt und beschädigt oder zerstört werden. Deshalb ist gemäß Fig. 12 und 14 das Trageglied 144 an seiner Außenseite unrund ausgebildet. Es hat jeweils dort seinen maximalen Durchmesser, wo eine Spule 147 auf ihm befe stigt ist, und dazwischen ist sein Durchmesser etwas reduziert, so daß dort die Anschlußelemente 185 zum Kollektor 122 durch geführt und mit Klebstoff oder dergleichen fixiert werden kön nen, wie dies in Fig. 14 bei 166 angedeutet ist.If the connecting elements of the coils 147 , 148 were guided through this narrow gap 160 , they could easily be pinched and damaged or destroyed during assembly or during subsequent repairs. Therefore, according to FIG. Noncircular the support member 12 and 14 144 at its outer side. It has its maximum diameter where a coil 147 is attached to it, and in between its diameter is somewhat reduced, so that there the connection elements 185 to the collector 122 can be guided through and fixed with adhesive or the like, as shown in Fig indicated. 14 at 166.

Mit seiner Innenseite 167 umgreift das Trageglied 144 das La gertragrohr 140 unter Bildung eines langen und sehr engen Spal tes 168, so daß Fett oder Öl aus den Lagern 142 nur über diesen engen Spalt zum Kollektor 122 gelangen kann und folglich die Funktion des Flachkollektors 122 nicht stört.With its inside 167 , the support member 144 engages the La gertragrohr 140 to form a long and very narrow gap 168 so that grease or oil from the bearings 142 can only reach the collector 122 via this narrow gap and consequently the function of the flat collector 122 does not disturbs.

Aus diesem Grund ist das Trageglied 144 auf seiner Oberseite mit einem relativ langen kragenartigen Fortsatz 169 versehen.For this reason, the support member 144 is provided on its upper side with a relatively long collar-like extension 169 .

Der axiale Fortsatz 145 ist unten, bezogen auf Fig. 3, mit zwei Abflachungen 171 und 172 versehen, die sich bis zu der für die Welle 143 vorgesehenen Innenausnehmung 173 erstrecken. Ebenso ist auch die Welle 143 mit zwei entsprechenden Abflachungen versehen, von denen Fig. 11 nur die Abflachung 174 zeigt. Ein Formstück 175 hat eine zu diesen Abflachungen komplementäre Innenausnehmung und dieses Formstück wird gemäß Fig. 11 auf den axialen Fortsatz 145 aufgesetzt und verbindet ihn dadurch dreh fest mit der Welle 143. Zwei Tellerfedern 177 sind einerseits an einer Mutter 178 abgestützt, die auf das untere Ende der Welle 143 aufgeschraubt ist, andererseits am axialen Fortsatz 145, und drücken dadurch das Trageglied 144 nach oben gegen eine Schulter 179 der Welle 143 in eine axial definierte Lage. Derselbe Aufbau wird auch beim dritten Ausführungsbeispiel verwendet.The axial extension 145 is provided at the bottom, with reference to FIG. 3, with two flats 171 and 172 which extend up to the inner recess 173 provided for the shaft 143 . Likewise, the shaft 143 is also provided with two corresponding flats, of which FIG. 11 only shows the flattening 174 . A shaped piece 175 has an inner recess complementary to these flattenings and this shaped piece is placed on the axial extension 145 according to FIG. 11 and thereby connects it in a rotationally fixed manner to the shaft 143 . Two disc springs 177 are supported on the one hand on a nut 178 which is screwed onto the lower end of the shaft 143 , on the other hand on the axial extension 145 , and thereby press the support member 144 upward against a shoulder 179 of the shaft 143 into an axially defined position. The same structure is also used in the third embodiment.

Bei einer Betriebsspannung von 10 V hat der dargestellte Motor eine Stromaufnahme von 55 mA bei einer Drehzahl von 1500 U/min und Nennbelastung (Kopfradantrieb). Es handelt sich also um einen Kleinstmotor mit einem sehr guten Wirkungsgrad, der bei sehr kompaktem Aufbau erreicht wird. Versuche haben gezeigt, daß von einem solchen Motor eine sehr hohe Lebensdauer zu erwarten ist.The motor shown has an operating voltage of 10 V. a current consumption of 55 mA at a speed of 1500 rpm and nominal load (head wheel drive). So it's about a small motor with a very good efficiency, which at very compact structure is achieved. Experiments have shown that to expect a very long service life from such an engine is.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Gleichstrommaschine, hier in Form eines Kleinstmotors 200, der wie dargestellt nur eine Dicke von etwa 8 mm und einen Durchmesser von etwa 40 mm aufweist, also äußerst kompakt ist. Dieser Motor hat bei einer Gleichspannung von 10 V und Nenn leistung eine Stromaufnahme von etwa 180 mA und gibt bei 1500 U/min ein Drehmoment von etwa 0,2 Ncm (Anlaufmoment 0,95 Ncm) ab. Wegen seiner extrem kleinen Dimensionen ist auch der Motor 200 stark vergrößert dargestellt. Zum besseren Vergleich sind in verschiedenen Figuren Maßstäbe angegeben. Der Motor 200 dient z. B. als Antriebsmotor für ein Signalaufzeichnungsgerät für Video signale. Ein Trageteil 239 hat eine Längsbohrung 240, in der in zwei Wälzlagern 241, 242 eine Motorwelle 243 gelagert ist. Auf ihr ist mittels einer aus Kunststoff hergestellten Nabe 245 (Fig. 19) ein Trageglied 244 befestigt, das gleichzeitig als Kollektor dient. Dieses Trageglied 244 besteht aus einem glasfa serverstärkten Kunststoff, z. B. einem Epoxiharz-Glashartgewebe mit einer Dicke von 1,5 mm, das beidseitig mit einer dünnen Kupferschicht von z. B. je 17,5 µm kaschiert ist, aus der die Kollektorlamellen und verschiedene Leiterbahnen herausgeätzt sind, wie das nachfolgend beschrieben wird. An der Oberseite 246 dieses Trageteils 244 sind die einzelnen Spulen 247, 248 (vgl. Fig. 23) direkt mit ihren radial inneren Abschnitten durch Kle ben befestigt, z. B. mit einem Epoxiharz. Die Spulen haben beim dritten Ausführungsbeispiel wie dargestellt einen Durchmesser von etwa 13 mm und eine Dicke von etwa 2,5 mm. Sie bestimmen im wesentlichen das axiale Trägheitsmoment des Rotors. Fig. 4 shows a third embodiment of a DC machine according to the invention, here in the form of a miniature motor 200 , which, as shown, has only a thickness of about 8 mm and a diameter of about 40 mm, so it is extremely compact. With a DC voltage of 10 V and rated power, this motor has a current consumption of approximately 180 mA and delivers a torque of approximately 0.2 Ncm (starting torque 0.95 Ncm) at 1500 rpm. Because of its extremely small dimensions, the motor 200 is also shown greatly enlarged. For better comparison, scales are given in different figures. The motor 200 serves e.g. B. as a drive motor for a signal recorder for video signals. A support member 239 has a longitudinal bore 240 in which a motor shaft 243 is mounted in two roller bearings 241 , 242 . A support member 244 , which also serves as a collector, is attached to it by means of a hub 245 made of plastic ( FIG. 19). This support member 244 consists of a glasfa server-reinforced plastic, for. B. an epoxy resin glass hard fabric with a thickness of 1.5 mm, which is covered on both sides with a thin copper layer of z. B. is each 17.5 microns laminated, from which the collector lamellae and various conductor tracks are etched out, as will be described below. On the top 246 of this support member 244 , the individual coils 247 , 248 (see FIG. 23) are attached directly with their radially inner sections by adhesive ben, z. B. with an epoxy resin. As shown, the coils in the third exemplary embodiment have a diameter of approximately 13 mm and a thickness of approximately 2.5 mm. They essentially determine the axial moment of inertia of the rotor.

Die Spulen 247, 248 aus Backlackdraht ragen mit ihren magnetisch aktiven Abschnitten freitragend in einen ebenen Luftspalt 253, der gebildet wird auf der Oberseite von acht runden Dauermagne ten 254, die etwa Pillenform haben (eine solche Pille hat z. B. einen Durchmesser von etwa 6 mm) und die gemäß Fig. 18 auf einer unteren kreisrunden Rückschlußplatte 255 längs einer Kreislinie mit gleichen Abständen aufgeklebt sind. Die Dauermagnete 254 sind axial magnetisiert und haben auf der dem Luftspalt 253 zugewandten Seite abwechselnd Nordpole und Südpole, vgl. Fig. 18, so daß eine achtpolige Statoranordnung entsteht. Die Magnete 254 sind zweckmäßig Samarium-Kobalt-Magnete mit hoher Energie dichte. Damit gelingt es, den beim zweiten Ausführungsbeispiel erforderlichen oberen Magnetring 154 einzusparen und so die Bauhöhe stark zu reduzieren.The coils 247 , 248 made of baked enameled wire project with their magnetically active sections cantilevered into a flat air gap 253 , which is formed on the top of eight round permanent magnets 254 , which have approximately the shape of a pill (such a pill has a diameter of approximately, for example 6 mm) and which are glued according to FIG. 18 on a lower circular yoke plate 255 along a circular line at equal distances. The permanent magnets 254 are axially magnetized and alternately have north poles and south poles on the side facing the air gap 253 , cf. Fig. 18, so that an eight-pole stator arrangement is formed. The magnets 254 are suitably samarium-cobalt magnets with high energy density. This makes it possible to save the upper magnetic ring 154 required in the second exemplary embodiment and thus to greatly reduce the overall height.

Auf der Rückschlußplatte 255 sind ferner zwei Bürsten angeord net. Ihr isolierender Halter 256 ist jeweils in äußerst platz sparender Weise zwischen zwei Dauermagneten 254 angeordnet, und zwar sind die beiden Halter 256 hier um 135° gegen einander ver setzt. Die Halter 256 sind an die Form der Dauermagnete 254 angepaßt. Die Bürstenfedern sind abgewinkelt: Von jedem Halter 256 geht ein radialer Federabschnitt 257 aus, der dann unter einem Winkel von etwa 158° abgewinkelt ist und eine eigentliche Bürste 258 bildet, die längsgeteilt ist und die wie dargestellt tangential zur Ausnehmung 260 verläuft. Die mit strichpunktier ten Linien dargestellten Kontaktstellen der beiden Bürstenfedern 258 liegen wie dargestellt in Fortsetzung eines Nord- bzw. eines Südpols des Stators und haben ebenfalls einen Winkelabstand von 135°, vgl. die Erläuterungen zum Winkel alpha der Fig. 2. Die Rückschlußplatte 255 ist am Rand mit drei Zentrierwarzen 259 versehen, von denen eine in Fig. 17 im Schnitt dargestellt ist. In ihrer Mitte hat die Platte 255 eine Öffnung 260, durch die das freie Ende der Welle 243 ragt, das mit einem Gewinde verse hen ist, auf das eine Mutter 263 aufgeschraubt ist, die über 2 Tellerfedern 264 die Nabe 245 nach oben preßt. Die Nabe 245 hat innen eine Abflachung 265 als Verdrehsicherung, die mit einer entsprechenden Abflachung 266 der Welle 243 in Eingriff steht und so die Nabe 245 gegen Verdrehung sichert.On the back plate 255 two brushes are also net angeord. Your insulating holder 256 is each arranged in an extremely space-saving manner between two permanent magnets 254 , namely the two holders 256 here by 135 ° against each other ver. The holders 256 are adapted to the shape of the permanent magnets 254 . The brush springs are angled: a radial spring section 257 extends from each holder 256 , which is then angled at an angle of approximately 158 ° and forms an actual brush 258 , which is longitudinally divided and, as shown, extends tangentially to the recess 260 . The contact points of the two brush springs 258 shown with dash-dotted lines are, as shown, in continuation of a north or a south pole of the stator and also have an angular distance of 135 °, cf. the explanations of the angle alpha of FIG. 2. The yoke plate 255 is provided on the edge with three centering lugs 259 , one of which is shown in section in FIG. 17. At its center, the plate 255 has an opening 260 through which the free end of the shaft 243 protrudes, which is provided with a thread, onto which a nut 263 is screwed, which presses the hub 245 upwards via two plate springs 264 . The hub 245 has a flattened portion 265 on the inside to prevent rotation, which engages with a corresponding flattened portion 266 of the shaft 243 and thus secures the hub 245 against rotation.

Am Trageteil 239 ist mittels Schrauben 270 ein schalenartiges Statorgehäuse 271 aus magnetisch leitendem Werkstoff ausgebil det, das auch als magnetischer Rückschluß dient. Sein Boden ist an einem Vorsprung 272 des Trageteils 239 zentriert, der in eine entsprechende Aussparung dieses Bodens ragt. Sein nach unten ragender Rand dient zur Abstützung der Rückschlußplatte 255, die an diesem Rand durch den Zug der Dauermagnete 254, also dem sogenannten magnetischen Zug, gehalten und durch die Zentrier warzen 259 zentriert ist.A shell-like stator housing 271 made of magnetically conductive material is formed on the support part 239 by means of screws 270 and also serves as a magnetic yoke. Its bottom is centered on a projection 272 of the support part 239 , which protrudes into a corresponding recess in this bottom. Its downwardly projecting edge serves to support the yoke plate 255 , which is held on this edge by the train of permanent magnets 254 , that is to say the so-called magnetic train, and centered by the centering warts 259 .

Der Luftspalt 253 ist also ausgebildet zwischen den Dauermagne ten 254 einerseits, und dem Boden des schalenartigen Stator gehäuses 271 andererseits. Die Bürsten 258 sind jeweils mit einem Anschluß 273 versehen, der nach unten von der Rückschluß platte 255 wegragt.The air gap 253 is thus formed between the Dagermagne ten 254 on the one hand, and the bottom of the shell-like stator housing 271 on the other. The brushes 258 are each provided with a connection 273 which plate 255 protrudes downward from the back yoke.

Der Motor nach dem dritten Ausführungsbeispiel stellt eine be sonders kleine Variante der Erfindung dar, die sich besonders für batteriebetriebene Videorekorder eignet, bei denen es be sonders auf ein niedriges Gewicht ankommt. Naturgemäß ist auch der Motor nach dem dritten Ausführungsbeispiel weder auf diese Verwendung beschränkt, noch auf die angegebenen Dimensionen, Spannungen etc. Im Vergleich zum Motor nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel hat derjenige nach dem dritten Ausführungsbeispiel einen etwas schlechteren Wirkungsgrad, wobei aber die Abmessun gen auf einen Bruchteil der Abmessungen des Motors nach dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert sind und die Leistung etwa dieselbe ist. Dieselbe kompakte Bauweise läßt sich naturgemäß auch bei einer anderen Zahl von Rotorpolen, Statorspulen oder Kollektorlamellen anwenden.The engine according to the third embodiment provides a particularly small variant of the invention, which is special suitable for battery-powered video recorders, where it be low weight is particularly important. It is also natural the motor according to the third embodiment neither on this Use limited, still to the specified dimensions, Voltages etc. Compared to the engine after the first execution The example of the third embodiment a somewhat poorer efficiency, but the dimensions to a fraction of the dimensions of the engine after first embodiment are reduced and performance about is the same. The same compact design can naturally be also with a different number of rotor poles, stator coils or Use collector fins.

Claims

1. DC collector miniature electric motor with a housing ( 55-57 ; 152 ; 156 ; 157 ; 271 , 254 ), within which a motor shaft ( 43 ; 143 ; 243 ) is arranged, on which a support member made of a non-magnetic material ( 44 ; 144 ; 244 ) is fastened in a rotationally fixed manner for holding several coils ( 47 , 48 ; 147 , 148 ; 247 , 248 ) of an ironless single-layer winding which is arranged essentially in a common plane and is disc-shaped around the motor shafts and with min at least a stationary permanent magnet ring ( 54 ; 154 ; 155 ; 254 ), the coils ( 47 , 48 ; 147 , 148 ; 247 , 248 ) with their magnetically active sections protrude into a flat air gap ( 53 , 153 , 253 ) which extends from the Permanent magnet ring ( 54 ; 154 ; 254 ) and a return plate ( 55 ; 152 ; 255 ) of the housing or a further permanent magnet ring ( 155 ) is limited to a return plate, characterized in that the housing ( 55-57 ; 152 , 156 , 1 57 ; 255 , 271 ) a pot-like housing part ( 57 ; 157 ; 271 ) has, on the outer wall ( 56 ; 156 ; 271 ) the back plate ( 55 ; 152 ; 255 ) made of iron by magnetic pull, the back plate ( 55 ; 152 ; 255 ) insulating holder for brushes ( 30 ) trained as a flat collector has on.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the tra link ( 144 ) by a collar-like extension ( 169 ) on its upper side is cup-shaped, which engages around a bearing support tube ( 140 ) for the motor shaft to form a very narrow gap ( 168 ) , In the bearing support tube ( 140 ) a roller bearing ( 142 ), which lies in the winding plane of the coils ( 147 , 148 ), and that on the top of the outer circumference of the support member ( 144 ), the coils ( 147 , 148 ) with their radially inner portions are attached ( Fig. 2).

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that the coils ( 47 , 48 ) project cantilevered into the magnetic field of the permanent magnet ring ( 54 ; 254 ) ( Fig. 3).