DE3635067C2 - Reihenschluß-Kommutatormaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Reihenschluß-Kommuta­ tormaschine, insbesondere einem Einphasenreihenschluß-Kommu­ tatormotor für Elektrowerkzeuge, der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Einphasenreihenschluß-Kommutator­ motor dieser Art ist jeder Bürstenhalter aus elektrisch leitendem Material gefertigt und trägt jeweils zwei Steck­ verbindungen. Die Flachstecker dieser Steckverbindungen sind unmittelbar auf dem Bürstenhalter befestigt und mit diesem elektrisch kontaktiert, so daß die beiden Flach­ stecker elektrisch hintereinander geschaltet sind. Die Steckzungen stehen schräg von dem Bürstenhalter ab. So­ wohl auf den Erregerwicklung-Anschlußleitungen als auch auf den Bürsten-Anschlußlitzen sind Steckhülsen aufge­ klemmt, die auf die Steckzungen der Flachstecker auf­ geschoben sind.

Solche Steckverbindungen zwischen Bürsten und Erreger­ wicklungen sind zwar für das schnelle Montieren und das Auswechseln von Bürsten von Vorteil, haben je­ doch in der vorstehend beschriebenen Ausführung folgende Nachteile: Die Bürstenhalter sind teuer, da bei Stromführung durch das Bürstenhalterblech nur Stoffe mit vorgeschriebenem Kupferanteil verwen­ det werden dürfen. Bei einem zweipoligen Motor mit zwei Bürstenhaltern für insgesamt zwei Bürsten sind auf jedem Bürstenhalter zwei Steckverbindungen erfor­ derlich. Dies bedingt hohe Material- und Herstellungs­ kosten. Bei den insbesondere in Elektrowerkzeugen be­ schränkten Platzverhältnissen ist der Raum für die Unterbringung von zwei Steckverbindungen pro Bürsten­ halter sehr begrenzt, was wiederum das Stecken der Steckhülsen an den Bürstenhaltern erschwert und damit Montage und Wartung verteuert. Aufgrund der Stromführung durch das Bürstenhalterblech hat ein Bruch der Bürsten-An­ schlußlitzen zur Folge, daß der Strom vom Bürstenhalter zur Bürste und von dort zum Kollektor geführt wird und demgemäß der Kommutatormotor weiterläuft. Der hohe Über­ gangswiderstand zwischen dem Bürstenhalterblech und der Bürste führt zu einem relativ großen Spannungsabfall und damit zu einem verstärkten Bürstenfeuer und frühzeitigem Ausfall des Rotors. Außerdem wird aufgrund des Stromüber­ ganges vom Bürstenhalterblech zur Bürste jene an den Be­ rührungsflächen stark abgetragen und die Führung der Bürste im Bürstenhalter stark beeinträchtigt.

Durch die DE-AS 16 13 294 und US PS 45 50 268 sind Reihenschlußmoto­ ren bekannt, die nur indirekte Steckverbindungen zwischen den Erre­ gerwicklung-Anschlußleitungen und den Bürsten-Anschlußlitzen aufwei­ sen. Hier sind für die Bürsten-Anschlußlitzen und für die Erreger­ wicklung-Anschlußleitungen jeweils gesonderte Steckzungen vorgese­ hen, deren Anzahl sehr hoch ist und die mögliche Fehlerursachen für Kontaktstörungen zwischen Spannungsquelle, Schleifkontakten und Er­ regerwicklung, sowie eine entsprechende Gefahr bilden für denjeni­ gen, der mit einer Handwerkzeugmaschine hantiert, die mit einer sol­ chen Maschine bestückt ist.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine flexible Kabelver­ bindung zwischen der Erregerwicklung und den Schleifkontakten bzw. den Bürsten einer Reihenschlußkommutatormaschine mit minimierter An­ zahl von Steckkontakten bei vereinfachter Montage zu schaffen und dadurch die Anzahl möglicher Fehlerursachen, insbesondere für beson­ ders hart beanspruchte, stark vibrierende Elektrowerkzeuge wie Bohr­ hämmer und Schlagbohrmaschinen, zu verringern.

Die erfindungsgemäße Reihenschluß-Kommutatormaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Zahl der erforderli­ chen Steckverbindungen um die Hälfte reduziert wird. Bei einer zweipoligen Maschine ist nur noch eine einzige Steckverbindung pro Bürste vorhanden, also insgesamt nur noch zwei elektrische Steckverbindungen zwischen Erregerwicklung und Bürsten. Dadurch wird die Ver­ drahtung einfacher und die Montage billiger. Die in Steckverbindung pro Bürste ist gut zugänglich, wodurch nicht nur die Montage sondern auch das Aus­ wechseln der Bürsten problemloser wird. Durch weniger Steckverbindungen ist die Funktionssicherheit erhöht. Der Übergangswiderstand der Steckverbindungen wird insgesamt reduziert und damit die Spannungsverluste der Maschine herabgesetzt. Da elektrisch leitende Verbindungen über den Bürstenhalter entfallen, kann für diesen billiges Blech verwendet werden. Durch Wegfall der Stützpunkte für die Flachstecker auf dem Bürstenhalter kann dieser einfacher und preis­ werter ausgeführt werden. Bei einem Bruch der Bürsten-An­ schlußlitzen sind die eingangs erläuterten Nachteile bekannter Kommutatormotoren vermieden. Aufgrund der direk­ ten Stromzufuhr zur Bürste wird bei einem Bruch der Bür­ sten-Anschlußlitzen die Stromzufuhr unterbrochen, so daß der Kommutatormotor stehen bleibt und die eingangs er­ läuterten Nachteile entfallen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ma­ schine möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2. Durch diese Maßnahmen wird die Zugänglichkeit der Steckverbindung verbessert und damit das Aufstecken der Steckhülsen auf die Steck­ zungen der Flachstecker erleichtert. Dies führt zur Reduzierung von Montagezeit- und Reparaturkosten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 3. Durch diese Maßnahmen kann der Bürstenhalter einfach und raumsparend ausgeführt werden. Die Befestigung des Bürstenhalters im Gehäuse legt zugleich die Flachstecker fest. Besondere Be­ festigungsmittel für die Flachstecker auf dem Bürsten­ halter selbst können eingespart werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 4. Durch diese Maßnahmen brauchen bei der Montage die an den Erregerwicklung-Anschluß­ leitungen angeklemmten Flachstecker nach Abwinkelung der Steck­ zungen nur eingelegt zu werden, wobei sie von selbst lagerichtig ausgerichtet sind. Nach Montage der Bürstenhalter sind die Flachstecker automatisch an diesen festgelegt. Eine wesentliche Verkürzung der erforderlichen Montagezeit ist damit erzielbar.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Einphasen-Reihen­ schluß-Kommutatormotors in symmetrischer Schaltung,

Fig. 2 einen Schnitt des Motors in Fig. 1 im Bereich des Kommutators,

Fig. 3 ausschnittweise eine Ansicht von Gehäuse mit Gehäuseöffnung und Bürstenhalter in Richtung Pfeil III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht einer im Ständerblech­ paket einliegenden Erregerwicklung des Motors in Fig. 2.

Bei dem in Fig. 2 und 4 in zwei verschiedenen Längsschnitten ausschnittweise dargestellten Einphasenreihenschluß-Kommu­ tatormotor für ein Elektrowerkzeug ist in einem Kunststoffgehäuse 10 ein eine Ständerwicklung 11 tra­ gendes Ständerblechpaket 12 befestigt (Fig. 2 und 4). Das Ständerblechpaket 12 umschließt in bekannter Weise unter Belassung eines Luftspaltes 13 ein auf einer Rotorwelle 14 drehfest sitzendes Läuferblechpaket 15, das in nicht dargestellten Nuten eine Ankerwicklung 16 trägt. Die einzelnen Wicklungsanschlüsse 17 der Anker­ wicklung 16 sind mit den einzelnen Lamellen 19 eines drehfest auf der Rotorwelle 14 angeordneten Kollektors oder Kommutators 18 verbunden.

Bei dem 2-polig ausgeführtem Motor weist die Ständer­ wicklung 11 zwei Erregerwicklungen 2C auf, von welchen in Fig. 4 nur eine zu sehen ist. Die Erregerwicklungen 20 sitzen auf Magneterregerpolen 21 des Ständerblech­ pakets 12, die einander am Läuferblechpaket 15 diametral gegenüberliegen. Die Wicklungsenden einer jeden Erreger­ wicklung sind mit Anschlußleitungen 22, 23 verbunden. Die Anschlußleitungen 22 führen zu Motoranschlußklemmen 24, 25, über welche der Motor an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen werden kann. Die Anschlußleitungen 23 sind zu Steckverbindungen 26 in Nähe des Kommutators 18 geführt.

Der 2-polige Motor weist entsprechend zwei am Kommutator 18 einander diametral gegenüberliegende Bürsten 27 mit Anschlußlitzen 28 auf. Jede Bürste 27 ist in einem Bür­ stenhalter 29 axial verschieblich geführt und wird durch eine nicht dargestellte Andruckfeder auf den Umfang des Kommutators 18 aufgepreßt. Wie insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist jeder Bürstenhalter 29 an einer Isolierplatte 30 gehalten, die ihrerseits mit einer Schraube 31 im Gehäuse 10 befestigt ist. Die Bürsten­ halter 29 sind zwecks Auswechseln der Bürsten 27 stirnseitig über eine Gehäuseöffnung 32 zugänglich.

Bei der symmetrischen Schaltung der Ständerwicklung 11 (Fig. 1) ist jeweils eine Anschlußlitze 28 einer Bür­ ste 27 und eine Erregerwicklung-Anschlußleitung 23 zu einer Steckverbindung 26 geführt. Jeweils eine Steck­ verbindung ist nahe einer Bürste 27 bzw. eines Bürsten­ halters 29 im Gehäuse 10 festgelegt. Jede Steckverbin­ dung (Fig. 2 und 3) besteht aus einem Flachstecker 33, der eine Steckzunge 34 und einen damit einstückigen Kabelschuh 35 aufweist, und einer Steckhülse 36, die einen Steckschuh 37 und einen damit einstückigen Kabel­ schuh 38 aufweist. Mittels des Kabelschuhs 35 ist der Flachstecker 33 auf das freie Ende einer Erregerwick­ lung-Anschlußleitung 23 aufgeklemmt. Mittels des Kabel­ schuhs 38 ist die Steckhülse 36 mit dem freien Ende einer Bürsten-Anschlußlitze 28 elektrisch und mechanisch verbunden. Jeder Flachstecker 33 ist zwischen im Gehäu­ se 10 vorgesehenen Halterippen 39 und 40 justiert und mit der Isolierplatte 30 eines Bürstenhalters 29 nie­ dergehalten. Beim Anklemmen des Flachsteckers 33 an die Erregerwicklung-Anschlußleitung 23 wird zugleich die Steckzunge 34 eines jeden Flachsteckers 33 etwa um 45° zur Kabelschuhachse abgewinkelt, so daß bei durch die Isolierplatten 30 in den Halterippen 39, 40 festge­ legten Flachsteckern 33 die Steckzungen 34 hin zu der jeweiligen Gehäuseöffnung 32 weisen, wodurch das Auf­ stecken der mit den Bürsten-Anschlußlitzen 28 verbun­ denen Steckhülsen 36 auf die Steckzungen 34 durch die Gehäuseöffnungen 32 hindurch wesentlich erleichtert wird. Die Flachstecker 33 und die Steckhülsen 36 sind handelsüblicher Bauart, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeug-Elektrik verwendet werden.

Das formschlüssige Einlegen der Flachstecker 33 in die von den Halterippen 39, 40 vorgegebenen Öffnungen wird dadurch erleichtert, daß in den Erregerwicklung-Anschluß­ leitungen 23 jeweils eine Leitungslose in Form einer Schleife 41 vorgesehen ist. Durch diese Leitungslose werden Verspannungen der Flachstecker 33 in den Halte­ rippen 39, 40 infolge von Zugspannungen durch die Er­ regerwicklung-Anschlußleitung 23 vermieden.

Claims (4)

1. Reihenschlußkommutatormaschine, insbesondere Einphasenrei­ henschluß-Kommutatormotor für Elektrowerkzeuge, mit einem Ge­ häuse (10), mit mindestens zwei auf jeweils einem Magneterre­ gerpol (21) sitzenden Erregerwicklungen (20), deren Wicklungs­ enden mit Anschlußleitungen (22, 23) verbunden sind, mit min­ destens zwei von im Gehäuse (10) gehaltenen Bürstenhaltern (29) aufgenommenen Bürsten (27) mit Anschlußlitzen (28) und mit nahe den Bürsten (27) festgelegten Steckverbindungen (26) aus Flachsteckern (33) mit Steckzungen (34) und Steckhülsen (36) mit Steckschuhen (38) zum elektrischen verbinden der lit­ zenartigen Anschlußleitungen (22, 23) und Anschlußlitzen (28), dadurch gekennzeichnet, daß die Flachstecker (33) unmittelbar an den zu den Bürstenhaltern (29) führenden Anschlußleitungen (22, 23) mittels eines mit der Steckzunge (34) einstückigen Kabelschuhs (35) elektrisch und mechanisch angeklemmt und iso­ liert im Gehäuse (10) befestigt sind, und daß auf die Steck­ zunge (34) aufsteckbare Steckhülsen (36) angeordnet sind, die jeweils mit den Enden der mit den Bürsten (27) unmittelbar elektrisch verbundenen Anschlußlitzen (28) elektrisch und mechanisch verbunden sind, wobei die Steckzunge (34) gemeinsam mit der Steckhülse (36) die einzige lösbare Kupplung zwischen der Erregerwicklung (20) und den Bürsten (27) bildet

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steckzungen (34) der Flachstecker (33) in Richtung zu den Gehäuse­ öffnungen (32) hin von den Flachsteckern (33) abge­ winkelt sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bürsten­ halter (29) an einer im Gehäuse (10) befestigten Isolierplatte (30) gehalten ist und der zugeord­ nete Flachstecker (33) durch die Isolierplatten (30) festgelegt ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse Halte- und Justierrippen (39, 40) zum Einlegen der Flachstecker (33) aufweist und daß die Isolierplatten (30) der Bürstenhalter (29) die Flachstecker (33) in den Halte- und Justier­ rippen (39, 40) formschlüssig halten.