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Anordnung zur Herstellung von elektrischen Verbindungen in
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einem Elektromotor Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung
von elektrischen Verbindungen in einem Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des ersten
Anspruches. Derartige Motoren werden haufig in elektrischen Haushaltgetaten eingesetzt.
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Bei nahezu allen Elektromotoren dieser Art bilden der Stator und die
Kommutierungsanordnung in sich abgeschlossene vormontierbare Baugruppen, die im
Endmontageprozeß in ein gemeinsames Motorchassis eingesetzt und fixiert oder durch
ein oder mehrere Rahmenelemente zu einem kompletten Motor gefügt werden.
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Eine derartige Bauweise bewirkt eine hohe Geschlossenheit und Stabilität
und neigt nur in geringem Maße zu Schwingungen, erfordert aber die Anbringung gesonderter
elektrischer Verbindungen, insbesondere zwischen dem Stator und der Kommutierungsanordnung,
gegebenenfalls auch zu weiteren Bauelementen, beispielsweise zur Entstörung des
Motors. Dazu werden gewöhnlich entsprechende Drahtbrücken eingelötet und, sofern
dies erforderlich ist, die zusätzlichen Bauelemente über zweckmäßig in die Schaltung
einbezogene Lötstützpunkte angeschlossen.
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Wie in der DE-OS 34 04 974 dargestellt, sind auch schon Mittel beschrieben
worden, die die elektrische Kontaktierung des Motors unter Vermeidung von Lötverbindungen
bewirken. Kontaktstreifen, die in eigens zu diesem Zweck eingebrachte Nuten in einen
sogenannten Speichenstern eingelegt werden müssen, treten dabei während des Zusammenbaus
des Motors automatisch mit den zugehörigen Kontaktstellen am Stator in Verbindung
und stellen so den elektrischen Anschluß des Stators her. Die Verbindung zur Bürstenanordnung
wird manuell mittels aufsteckbarer Kabelschuhe vorgenommen.
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Erfordert nun der Lötprozeß an sich einen bei den heutigen Forderungen
der Großserienfertigung kaum noch vertretbaren Zeitaufwand, wird dieser Umstand
im angeführten Bei-
spiel durch die relativ groBe Anzahl von Fügearbeitsgängen nicht wesentlich verbessert.
Infolge der ungünstigen Positionierung und Ausgestaltung der Kontaktelemente wird
zudem die Montage von manuell durchzuführenden Arbeiten nicht zu befreien sein.
Ein weiterer, nicht unbedeutender Mangel der beschriebenen Anordnungen liegt in
ihrem starren", nur schwer korrigierbaren technologischen Fertigungsablauf. Dieser
Mangel tritt insbesondere dann in Erscheinung, wenn die Produktion schnell und flexibel
auf unterschiedliche Motorbeschaltungen umgestellt werden muß, was bei Exportvarianten
nicht selten der Fall ist.
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Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, eine Anordnung zu schaffen,
die eine einfache und schnelle Herstellung der elektrischen Verbindungen in einem
Motor, insbesondere zwischen Stator und Bürstenanordnung ermöglicht, die darüberhinaus
eine hochgradige Automatisierbarkeit des Kontaktierungsprozesses zuläßt und die
den jeweiligen Einsatzbedingungen des Motors flexibel angepaßt werden kann, Aufgabe
der Erfindung ist es, durch eine günstige fertigungegerechte Positionierung und
Gestaltung der Kontaktelemente mit einem Minimum an leicht automatisierbaren Fügeprozessen
die umfassende Kontaktierung des Motors, insbesondere der Stator-BQrsten-Gruppe
herzustellen. Die Anordnung scll dabei leicht, d. h. möglichst unabhängig vom übrigen
Montageprozeß an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden können.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen nach den Merkmalen des kennzeichnenden
Teiles des ersten Erfindungsanspruches gelöst. Durch die Anordnung der Kontaktelemente
in zueinander parallel verlaufenden Ebenen wird es möglich, die elektrischen Verbindungen
des Motors im günstigsten Fall durch nur eine einzige geradlinige Fügebewegung herzustellen,
indem der vorgefertigte, mit Kontaktelementen und Leitungsverbindungen ausgestettete
Kontaktträger zwischen die am Stator und Bürstenhalter
befindlichen
Kontaktelemente eingeschoben und bei Erreichen der Kontaktpaarungen, d. h. wenn
alle Kontaktelemente die der Beschaltung des Motors gefäße Verbindungsstellung eingenommen
haben, arretiert wird, Schaltungstechnische Maßnahmen, die bei der Anpassung der
Motoren an unterschiedliche Einsatzbedingungen vorzunehmen sind, zum Beispiel Veränderungen
der Wicklungsbeschaltung, Anzapfungen und dgl. können zudem ohne Eingriff in den
Montageprozeß des Motors vorgenommen werden, weil ausschließlich die Leitungsführung
auf dem Kontaktträger entsprechend modifiziert werden braucht. Ein bedeutender daraus
resultierender Vorteil besteht in der weitestgehenden Vereinheitlichung der Motorkonstruktion,
womit eine hochautomatisierte Herstellung realisiert werden kann, in die das Einfügen
des Kontaktträgers infolge der unkomplizierten Positionierung problemlos einbeziehbar
ist, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden
Merkmalen der Unteransprüche.
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Sie zielen insbesondere auf die Verwendung einer Leiterplatte als
Kontaktträger hin. Die günstigen Eigenschaften einer Leiterplatte zeigen sich vor
allem in der problemlosen Realisierung des elektrischen Leitungssystems und der
Anwendung bereits bekannter und ausgereifter Technologien bei der Bestückung mit
den Kontaktelementen und ggf. zusätzlichen Bauelementen. Ebenfalls leicht realisierbar
ist die Montage und Befestigung einer Leiterplatte am Motor. Nach einem erfindungsgemäßen
Merkmal wird die Platine dazu in zwei gegenüberliegende, am Rahmenbügel befindliche
Nuten eingeschoben und die Lage mittels einer Schnappverbindung arretiert. Hierbei
können die elastischen Eigenschaften des Basismaterials vorteilhaft ausgenutzt werden.
Der Leiterplattenzuschnitt erübrigt auch gesonderte Führungestege oder -zapfen.
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Um Einbautoleranzen wirkungsvoll ausgleichen zu können, ist nach einem
weiteren erfindungagemäßen Merkmal wenigstens ein Kontaktelement jedes Kontaktpaares
mit
einem elastischen Bereich ausgestattet, was beispielsweise relativ einfach durch
federnd in Richtung des Kontaktpartners ausgestellte Kontaktfahnen reelieiert werden
kann. Auf diese Weise wird gleichzeitig ein relativ eng tolerierter Kontaktdruck
erreicht.
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Voraussetzung für eine derartige Ausbildung ist allerdings eine definierte
Einbaulage bzw. -richtung der Kontaktelemente, da andernfalls die Kontaktfahnen
während des Fügen leicht verbogen werden können und nicht die vorgesehene Verbindung
eingehen. E rfindungsgemäß sind deshalb die Kontaktelemente mit außermittig angeordneten
Haltenasen versehen, die in der vorgeschriebenen Einbaurichtung in entsprechende
Vertiefungen des Kontaktträgers einspringen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführunge beispieles
näher erläutert. Die Figuren beziehen sich dabei auf eine bevorzugte Variante der
erfindungsgemäßen Anordnung.
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Es zeigen Fig. 1: eine schematische Darstellung des Kontaktträgers
in einem elektrischen Antriebsaystem für Haushaltgeräte, Fig. 2: eine statorseitge
Ansicht des Kontaktträgers Fig. 3: eine Ansicht des Kontaktträgers in Richtung der
Kommutierungsanordnung Fig. 4: ein bürstenseitges Kontaktelement (YB) Fig. 5: ein
statorseitiges Kontaktelement Fig. 6: eine schematische Darstellung der Einzelheit
A nach Fig. 1 Fig. 7: eine schematische Darstellung der Einzelheit B nach Fig. 1
Der unter Figur 1 im Ausschnitt dargestellte Elektromotor weist eine Konstruktion
in bekannter Rahmenbügelbauweise auf. Dazu ist der Stator 1 in den Rahmenbügel
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eingelegt undfixiert. Ebenfalls fest mit dem Rahmenbügel 2 sind die Bürstenführungen
3 verbunden, die durch Bürsten 4 komplettiert mit dem Kommutator 5 zusammenarbeitend
die Kommutierungseinheit des Motors bilden.
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Ein derartiger prinzipieller Aufbau wird bei einer Vielzahl von Motoren
verwendet, da durch die Befestigung aller mechanisch beanspruchten Bauteile an einem
KonstruktionselementJ d. h. am Rahmenbügel 2, eine hohe mechanische Stabilität und
gutes Kommutierungsverhalten erzielt wird.
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Zum elektrischen Anschluß sind der Stator 1 und die Bürstenführungen
3 mit Kontaktelementen XS(tator) 6 und Kontektelementen XB(ürstenführung) 7 versehen.Die
Kontakt flächen dieser Kontaktelemente befinden sich jeweils in einer Kontaktebene
S 8 bzw. Kontaktebene B 9. In der dargestellten Abbildung fällt die Kontaktebene
B 9 mit den dem Stator t zugewandten Flächen der Bürstenführungen 3 zusammen. Das
ist möglich, wenn die Bbrstenffihrungen 3 mit geeigneten Kontakt flächen versehen
sind und so die Funktion des Kontaktelemente Xß 7 mit übernehmen.
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Zwischen diesen parallel verlaufenden» Kontaktebenen befindet sich
der Kontaktträger 10. Der Kontaktträger 10, dargestellt in den Fig. 2 und 3, ist
eine komplett vorfertigbare Baugruppe, hierin einer vorzugsweisen Ausbildung mit
einer Leiterplatte als Basis, die an einer geeigneten Stelle des Montageprozesses
zwischen den Konn taktebenen S und B 8, 9 eingefügt wird und damit die elektrischen
Verbindungen des Motors herstellt.
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Zur Erfüllung dieser Aufgabe trägt der Kontaktträger 10 auf seiner
dem Stator 1 zugewandten Seite (Fig. 2) die Kontaktelemente Y5 11 in einer den Statoranschlüssen
entsprechenden Anzahl. Außerdem konnen auf dieser Seite noch Bauelemente 12, beispielsweise
Kondensatoren und Drosseln zur Funkentstörung oder Steuer- und Regelelemen te sowie
der Netzanschluß und dergleichen mehr angeordnet sein. Die Kontaktelemente Y6 13
zu den Bürstenführungen 3 sind in Fig. 3 dargestellt und befinden sich auf der gegenüberliegenden
Seite des Kontaktträgers 10, d. h. den
Bürstenführungen 3 zugekehrt.
Die Durchbrüche 14 dienen dem späteren Fixieren des Kontaktträgers 10 im Rahmenbügel
2.
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Alle Kontaktelemente Y sind auf der Leiterseite der Platine mit einem
die Motorbeschaltung realisierenden gedruckten Leitungsbild verlötet, wobei in das
Leitungsbild, das bei Verwendung einer Leiterplatte einfach hergestellt werden kann,
zusätzliche Bauelemente 12 problemlos einbeziehbar sind, Die Kontaktelemente Y 11,
13 sind darüber hinaus mit Haltenasen 15 versehen, die in Vertiefungen 16 des Kontaktträgers
10 eingreifen. Dadurch ist eine definierte Einbaulage der Kontaktelemente gewährleistet
und die Kontaktpaarung wird beim Zusammenbau stets sicher erreicht.
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Figur 4 und 5 zeigen die Kontaktelemente Y 11, 13 in einer vergrößerten
Darstellung. Jedes dieser Kontaktelemente besteht aus einem mittleren Befestigungsabschnitt,
an den einerseits die Haltenase 15 angewinkelt ist und der andererseits in eine
federnd abgebogene Kontaktfahne 17 ausläuft. Eine derartige elastische Ausbildung
ist notwendig, um fertigungstoleranzen ausgleichen zu können und einen definierten
Kontaktdruck zu erhalten. Das Kontaktelement YS 11 (Fig. 5) ist zur zuverlässigen
Aufnahme des Kontaktpartners, dem Kontaktelement Xs, zusätzlich mit einer Sicke
versehen worden.
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Das Zusammenspiel der Kontaktelemente in den Kontaktpaarungen wird
in den Figuren 6 und 7 nochmals verdeutlicht. Der Kontaktträger 10 befindet sich
bereits in der verrasteten Endstellung, nachdem er, wie mit dem Pfeil in Fig. 1
angedeutet, senkrecht zur Motorachse in die Nuten 18 des RahmenbQgels 2 eingeschoben
wurde. Die Einschubbewegung wird durch ein sprfibares Einschnappen der Rasthaken
19 in die Durchbrüche 14 des Kontaktträgers 10 beendet, Die ihr eigene Elastizität
einer Leiterplatte vereinfacht auch hier die konstruktive Gestaltung der Rastelemente,
so daß die Rasthaken 19 fest am Rahmenbügel 2 angeordnet werden konnten.
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Gleichzeitig mit der Einschubbewegung des Kontaktträgers 10 bis zu
dessen Verrastung erfolgt die Kontaktierung zu den Bürstenführungen 3 (Fig. 6) und
den Statoranschlüssen (Fig. 7). Damit ist mit nur einer einzigen Fügebewegung die
gesamte motorinterne Verdrahtung, ggf, bei gleichzeitiger Funkentstörbeschaltung
usw. abgeschlossen. Die federnden Klemmverbindungen erfüllen voll und ganz die Anforderungen
nach Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit der Kontaktierung.
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Verwendete Bezugszeichen 1 - Stator 2 - Rahmenbügel 3 - Bürstenhalterungen,
-führungen 4 - Bürsten 5 - Kommutator 6 - Kontaktelement X5 7 - Kontaktelement XB
8 - Kontaktebene S 9 - Kontaktebene B 10 - Kontaktträger 11 - Kontaktelement YS
12 - Bauelemente 13 - Kontaktelement 14 - Durchbrüche 15 - Haltenasen 16 - Vertiefungen
17 - Kontaktfahne 18 - Nuten 19 - Rasthaken
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