DE3805401C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem Miniaturmotor, in dem den Rotor- (oder Läufer- bzw. Anker-) Wicklungen über einen Kommutator oder Stromwender Leistung zugeführt wird, welcher in Schleifkontakt mit Bürsten kommt, in die ein Gleichstrom eingespeist wird, führen zwischen den Bürsten und dem Kommutator erzeugte elektrische Funken zur Erzeugung unerwünschten elektrischen Rauschens und begünstigen die Abnutzung und den Verbrauch des Kommutators und der Bürsten, wodurch die Betriebsdauer des Miniaturmotors vermindert wird. Um dieses Problem zu beseitigen, ist eine Anordnung bekannt, in der ein ringförmiges funkenlöschendes Element (ein ringförmiger Widerstand, beispielsweise ein Varistor) zwischen Kommutatorsegmenten (Kommutatorstegen oder -lamellen) geschaltet ist.

Gewöhnlich ist das funkenlöschende Element elektrisch an den Kommutator durch Löten oder Kleben unter Verwendung eines elektrisch leitenden Haftmittels angeschlossen. Wegen der außerordentlich heiklen und kritischen Natur des Kommutators, erfordern das funkenlöschende Element und andere Komponenten eines Miniaturmotors, die Anbringung und der Zusammenbau derartiger Komponenten einen hohen Grad an Fertigkeit, woraus ein schlechter Arbeitswirkungsgrad sowie Schwierigkeiten bei Arbeitsersparnismaßnahmen resultieren. Insbesondere involviert der Varistor Probleme hinsichtlich der Qualität, da er, wenn er lokal erwärmt wird, dazu neigt, Risse, Brüche, oder Spalte hervorzurufen.

Auch in den im folgenden erläuterten Anordnungen ist die Anbringung des funkenlöschenden Elements nicht unproblematisch.

Die DE-AS 19 38 229 beschreibt eine Entstöreinrichtung für Kleinstmotoren, in denen in einem auf die Läuferwelle aufsteckbaren Isolierkörper eingebettete Kollektorlamellen mit Lötfahnen für den Anschluß der Wicklungsdrahtenden ausgebildet sind. Die Lötfahnen erstrecken sich radial bezüglich der Welle vom Isolierkörper. Ein Träger für Entstörkondensatoren ist separat vom Isolierkörper und den eingebetteten Kollektorlamellen vorgesehen und wird auf einen Bund des Isolierkörpers aufgesteckt. Der Träger ist als Halbleiterscheibe mit darauf vorgesehenen Sperrschichtkondensatoren und Kontaktflächen in Form von Ringsegmenten ausgebildet. Beim Zusammenbau wird dieser Träger mit den Kondensatoren durch den Bund zentriert und muß so ausgerichtet aufgesteckt werden, daß die Kontaktflächen jeweils an den radial abstehenden Lötfahnen anliegen, bevor Kontaktflächen, Lötfahnen und Anschlußdrähte miteinander verlötet werden.

Die in der US-PS 34 87 248 beschriebene Anordnung ist ähnlich. Auch hier bestehen die Kommutatorsegmente aus Lamellen mit hieran vorgesehenen Anschlußabschnitten. Zwischen einem Kommutatorhaltering und dem Wicklungskern ist eine Scheibenanordnung vorgesehen, die auf der dem Kern zugewandten Seite eine funkenlösende Widerstandsbeschichtung und auf der dem Kern abgewandten Seite leitfähige Abschnitte trägt, die mit den Anschlußabschnitten verlötet werden. Zudem weist die Scheibenanordnung Durchbohrungen im Bereich der leitfähigen Abschnitte zum Durchführen der Wicklungsenden auf. Durch Verlöten der Wicklungsenden in den Bohrungen wird die Verbindung zu den leitfähigen Abschnitten und der Widerstandsbeschichtung auf der anderen Seite hergestellt.

In beiden Anordnungen sind demnach zwar die radialen Anschlußabschnitte einstückig an den Kommutatorlamellen ausgebildet. Es dienen jedoch von den Lamellen mit den Anschlußabschnitten unabhängig ausgebildete Halteglieder zur Ausrichtung und Halterung des funkenlöschenden Elements. In beiden Fällen sind leitende Flächen auf den Haltegliedern in bestimmter Weise bezüglich der Anschlußabschnitte auszurichten, bevor sie verlötet werden können und die Verbindung zu den Anschlußabschnitten hergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß eine feste und einfache Anpassung des funkenlöschenden Elements an die Kommutatorsegmente möglich ist, sowie darüber hinaus auch ein einwandfreier zuverlässiger Kontakt der Zuleitungsdrähte an den Anschlußabschnitt herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach sind einerseits jeweils der Kommutatorabschnitt, der Anschlußabschnitt und der Halteabschnitt für das funkenlöschende Element einstückig ausgebildet. Tragende und halternde Teile wie der Bund und Träger der DE-AS 19 38 229 sowie der Kommutatorring und die Scheibenanordnung der US-PS 34 87 248 entfallen somit. Der Halteabschnitt ist Bestandteil bzw. eine unmittelbare Fortsetzung des Anschlußabschnitts, wozu dieser senkrecht zur Motorwelle, d. h. in radialer Richtung umgebogen ist. Am sich derart radial vom Anschlußabschnitt wegerstreckenden Halteabschnitt kann das funkenlöschende Element in jeder beliebigen Lage ohne besondere Ausrichtung schnell und einfach gleichzeitig gehaltert und kontaktiert werden.

Besondere Halteplatten oder -scheiben für das funkenlöschende Element mit auszurichtenden Kontaktflächen zur Herstellung der Verbindung zum Anschlußabschnitt sind vermieden, da dieser und der Halteabschnitt bereits von vornherein zusammenhängend ausgebildet sind. Somit können beliebige ringförmige funkenlöschende Elemente ohne besondere Träger schnell und zuverlässig an den sich radial erstreckenden Halteabschnitten einfacher einstückiger Kommutatorsegmente angebracht werden.

Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Halsabschnitts kann nicht nur der Anschlußabschnitt leicht gebogen werden, sondern es kann infolge des lokal höheren elektrischen Widerstandes auch die erforderliche Wärme mit geringem Stromwert erzielt werden. Da ein guter Kontakt somit bereits bei geringem Stromwert einer Widerstandslötung erzielt wird, wird auch bei simultaner Anlötung eines Varistors dieser nicht geschädigt. Der Zuleitungsdraht wird vom umgebogenen Bereich vorteilhaft umschlossen. Somit sind eine zuverlässige Anbringung und Kontaktierung des Drahtes gewährleistet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Elementhalteabschnitt und der Anschlußabschnitt durch eine Verzinnung (d. h. einen Überzug mit Lötmittel) vorbehandelt worden.

Ferner wird vorzugsweise ein ringförmiger Varistor als das funkenlöschende Element verwendet.

In einer anderen Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Rotor einen Ringwiderstand auf, der als funkenlöschendes Element verwendet wird.

Ferner umfaßt der Rotor vorzugsweise einen in Form hergestellten Kommutator (einen als Formpreß- oder Spritzteil ausgebildeten Kommutator), in welchem Kommutatorsegmente integral mit einem aus Kunstharz hergestellten isolierenden zylindrischen Bauelement geformt sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1A eine Ansicht von vorn auf dieses Ausführungsbeispiel und Fig. 1B eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels entlang der Linie A-A aus Fig. 1A zeigt;

Fig. 2 eine Hilfsdarstellung zur Erklärung eines im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwendeten Kommutators, wobei Fig. 2A eine perspektivische Ansicht und Fig. 2B eine Abwicklung des Kommutators zeigt.

In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Rotoreisenkern oder Ankereisenkern; 2 eine Motorwelle; 3 einen isolierenden Zylinder; 4 ein Kommutatorsegment oder einen Kommutatorsteg; 5 einen kommutierenden Ab­ schnitt oder Bereich; 6 einen Anschlußabschnitt oder -bereich; 7 einen Elementhalteabschnitt; 8 eine isolie­ rende Beilage- oder Unterlagscheibe (Washer); 9 einen Zuleitungsdraht; 10 einen Varistor; 11 einen Halsbereich und 12 einen isolierenden Flansch oder Rand.

Vor der Beschreibung des in Fig. 1 gezeigten Aus­ führungsbeispieles wird zunächst an Hand Fig. 2 ein in dieser Fig. 1 verwendetes Kommutatorsegment 4 erläutert. Dieses Kommutatorsegment 4 weist im wesentlichen densel­ ben Aufbau wie das in der japanischen Gebrauchsmuster­ anmeldung 1 14 086/1981 der vorliegenden Anmelderin offenbarte Kommutatorsegment auf. Hierbei ist der Lei­ tungsdraht 9 der Rotorwicklung am Anschlußabschnitt 6 in einer solchen Weise mittels Widerstandsschweißung angeschweißt, daß der Zuleitungsdraht 9 vom gebogenen Bereich des Anschlußbereichs 6 gefaßt und gehalten wird, wie in Fig. 2A gezeigt ist. Wie ferner in der in Fig. 2B dargestellten Abwicklungsansicht des Kommutatorsegments 4 gezeigt ist, ist der Zuleitungsdraht 9 noch wirksamer mit dem Anschlußabschnitt 6 durch die Ausbildung eines Einschnürungs- oder Halsbereichs 11 im Anschlußab­ schnitt 6 verschmolzen und verschweißt.

Im im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendeten Kommutatorsegment ist der Elementhalteabschnitt 7 inte­ gral mit dem Anschlußabschnitt 6 ausgebildet, wie aus der Fig. 2B hervorgeht. Die Fig. 2A zeigt den Fertigungs­ zustand, in dem das Kommutatorsegment 4 bereits an den Punkten, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 2B angezeigt sind, gebogen ist; dabei ist der in Fig. 2B gezeigte Halsbereich um 180° umgebogen.

Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsbeispiel weist eine Motorwelle 2 und einen Rotor­ eisenkern 1 auf, der fest an die Motorwelle 2 angepaßt und daran befestigt ist, mit der ein isolierender Zylin­ der 3 ebenfalls fest verbunden ist. Der isolierende Zy­ linder 3 weist einen integral angeformten isolierenden Flansch 12 auf, der in einer solchen Weise hervortritt, daß er eine beinahe vertikale Oberfläche zur Motorwelle 2 ausbildet. Ferner ist das in Fig. 2A gezeigte Kommuta­ torsegment fest an den isolierenden Zylinder 3 angepaßt und daran befestigt, indem das Kommutatorsegment 4 in einer solchen Weise angeordnet wird, daß der kommutie­ rende Abschnitt 5 in Kontakt mit dem isolierenden Zylin­ der 3 kommt und daß der Anschlußabschnitt 6 in Kontakt mit dem isolierenden Flansch 12 gerät, und indem die isolierende Unterlagscheibe 8 am kommutierenden Abschnitt 5 des Kommutatorsegments 4 angepaßt angebracht wird. Auf dem Kommutatorsegment 4 in einer Richtung senkrecht zur Motorwelle 2 vorgesehen, ist ein Elementhaltebereich 7, auf dem ein ringförmiger funkenlöschender Varistor 10 in einer solchen Weise befestigt ist, daß er in Kontakt mit dem Elementhaltebereich 7 kommt. Der Elementhaltebereich 7 ist elektrisch mit dem Varistor 10 mit einer geeigneten Verbindungsart, wie beispielsweise mittels Anlöten oder Anschmelzen, verbunden.

Im vorgenannten Beschreibungsteil wurde das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel erläutert. Im Stadium im Verlauf des Zusammenbaus der in Fig. 1 ge­ zeigten fertiggestellten Anordnung, bei welchem das Kommutatorsegment 4 auf dem isolierenden Zylinder 3 an­ geordnet ist, ist der Halsbereich 11 (gezeigt in Fig. 2) des Anschlußabschnitts 6 halb oder auf die Hälfte umge­ bogen (beispielsweise in eine U-Form gebogen), um auf diese Weise den Zuleitungsdraht 9 der nicht gezeigten, um den Rotoreisenkern 1 gewickelten Rotorwicklung auf­ zunehmen. Infolgedessen wird der Zuleitungsdraht 9 elektrisch mit dem Anschlußabschnitt 6 gekoppelt, indem der Zuleitungsdraht 9 in den gebogenen Bereich des Hals­ abschnitts 11 eingeführt wird und daraufhin mittels Widerstandsschweißung an den Anschlußabschnitt 6 in einem Fertigungszustand angeschweißt wird, in welchem das Kommutatorsegment 4 auf dem isolierenden Zylinder 3 in Position gehalten wird.

Der Anschmelz- oder Anschweißvorgang mittels Wider­ standsschweißen bedeutet, daß der Anschlußabschnitt 6 einerseits gebogen ist, um den Zuleitungsdraht 9 zu sichern und zu arretieren, und daß andererseits mit einem nicht dargestellten, auf den Anschlußabschnitt 6 aufgedrückten Elektrodenstab Spannung zugeführt wird. Die Wärme, die durch den infolge der Spannungszufuhr im Anschlußabschnitt 6 fließenden Strom erzeugt wird, schmilzt oder schweißt den Zuleitungsdraht 9 und den Anschlußabschnitt 6 zusammen.

Ganz allgemein weist der oben beschriebene An­ schmelz- oder Anschweißvorgang mittels Widerstands­ schweißen den Vorteil auf, daß er sich für die Automa­ tion anbietet. Jedoch hat er gleichzeitig den Nachteil einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Die mit dem Anschmelzvorgang durch Widerstandsschweißen verbundene schlechte elektrische Leitfähigkeit geht größtenteils auf den schlechten Kontakt zwischen dem Zuleitungsdraht 9 und dem Anschlußabschnitt 6 zurück. Um den Grund für diesen Mangel zu beseitigen, kann man in Betracht ziehen, sowohl den Wert des im Anschlußabschnitt 6 fließenden Stroms als auch den Druck zu erhöhen, mit dem der Elek­ trodenstab auf den Anschlußabschnitt 6 aufgedrückt wird. Dieses könnte jedoch nicht nur zur Deformation des iso­ lierenden Zylinders 3, des isolierenden Flansches 12 usw. führen, sondern auch einen Bruch des Zuleitungsdrahtes 9 nach sich ziehen.

Mit der Erfindung ist beabsichtigt, die vorgenannten, mit dem Anschweißvorgang verbundenen Probleme zu besei­ tigen, indem die Breite oder Dicke des Teils des Anschluß­ abschnitts 6, auf den der Zuleitungsdraht 9 aufgedrückt ist, so zu vermindern, daß auf diese Weise ein Bereich entsteht, der einen höheren elektrischen Widerstand auf­ weist, oder, indem wie im vorliegenden Fall, ein Hals­ bereich ausgebildet wird. Durch Ausbildung des einge­ schnürten Halsabschnitts 11 kann nicht nur der Anschluß­ abschnitt 6 leicht gebogen werden, sondern es kann auch die erforderliche Wärme mit geringem Stromwert erzielt werden, wobei das erwärmte Gebiet auf einen schmalen Bereich begrenzt ist. Dies erleichtert die Verhinderung eines schlechten Kontakts zwischen Anschlußabschnitt 6 und Zuleitungsdraht 9 sowie auch die Deformation durch Wärme des isolierenden Zylinders 3.

Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Varistor 10 leicht am Elementhalteabschnitt 7 be­ festigt werden, weil der Elementhalteabschnitt 7 integral mit dem Anschlußabschnitt 6 in senkrechter Richtung zur Motorwelle 2 vorgesehen ist. Durch Unterwerfung des An­ schlußabschnitts 6 und des Elementhalteabschnitts 7 vorab einer Vorbehandlung, wie beispielsweise einer Verzinnung, d. h. Beschichtung mit Lötmittel, können das Anlöten des Varistors 10 an den Elementhalteabschnitt 7 sowie auch das Anschweißen oder Anschmelzen des Zuleitungsdrahts 9 an den Anschlußabschnitt 6 weiterhin erleichtert werden. Darüber hinaus kann das Anlöten des Varistors 10 an den Elementhalteabschnitt 7 auch simultan ausgeführt werden.

Obwohl das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einen Varistor als funkenlöschendes Element verwendet, kann dieses Ausführungsbeispiel auch mit einem Ringwiderstand als funkenlöschendes Element ausgebildet werden.

Auch kann die vorliegende Erfindung auf in Gieß-, Spritz- oder Preßform hergestellte Kommutatoren angewen­ det werden, in denen Kommutatorsegmente mit einem aus einem Kunstharz hergestellten isolierenden Bauteil inte­ gral geformt sind.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ermög­ licht es die Erfindung, einen Rotor für Miniaturmotoren mit einem ringförmigen funkenlöschenden Element zur Unterdrückung von zwischen dem Kommutator und den Bürsten erzeugten elektrischen Funken auszubilden, in welchem Rotor das funkenlöschende Element einfach installiert sowie elektrisch angeschlossen werden kann, indem am Anschlußabschnitt des Kommutators ein Elementhalteab­ schnitt ausgebildet wird, an den das funkenlöschende Element angepaßt und angebracht sowie angeschweißt bzw. angelötet wird.

Claims (6)

1. Rotor für Miniaturmotoren mit einem ringförmigen funkenlöschenden Element zum Unterdrücken von zwischen Kommutatorsegmenten und Bürsten erzeugten elektrischen Funken, welches mit den Kommutatorsegmenten elektrisch verbunden ist, von denen jedes einen in Kontakt mit den Bürsten kommenden kommutierenden Abschnitt und einen Anschlußabschnitt aufweist, an den ein Zuleitungsdraht einer Rotorwicklung angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kommutatorsegment (4) in einstückiger Ausbildung mit dem kommutierenden Abschnitt (5) den Anschlußabschnitt (6) mit einem um 180° gebogenen Halsabschnitt (11) zum elektrischen Anschluß des Zuleitungsdrahts (9) und mit einem durch Biegen des Anschlußabschnitts (6) gebildeten Elementhalteabschnitt (7) umfaßt, der sich radial zur Motorwelle (2) erstreckt, und der mit jeder beliebigen Oberfläche des funkenlöschenden Elements (10) elektrisch und mechanisch fest verbunden ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (6) durch Widerstandsschweißen elektrisch mit dem Rotorwicklungszuleitungsdraht (9) verbunden ist.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementhalteabschnitt (7) und der Anschlußabschnitt (6) einer Vorbehandlung wie einer Verzinnung unterzogen worden sind.

4. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Varistor als funkenlöschendes Element (10) verwendet ist.

5. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringwiderstand als funkenlöschendes Element (10) verwendet ist.

6. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Form hergestellter Kommutator durch integrale Ausbildung der Kommutatorsegmente (4) mit einem isolierenden, aus Kunstharz hergestellten Bauelement (Zylinder 3) gestaltet ist.