DE4235649A1

DE4235649A1 - Gleichstrom-Elektromotor mit Permanenterregung

Info

Publication number: DE4235649A1
Application number: DE19924235649
Authority: DE
Inventors: Egon Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-04-28

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Elektromotor mit Permanenterregung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Elektromotoren sind mit Permanentmagneten versehen, die in einem Polringrohr als Ständer um den darin drehbar angeordneten Läufer herum angeordnet sind. Insbesondere bei Antriebsmotoren für Rollstühle oder dgl. werden häufig vier solche Permanentmagneten verwendet, zwischen denen entlang des Polringrohrs Zugstangen mit Gewindeabschnitten an ihren beiden Enden verlaufen, mit denen zwei Lagerschilder auf beiden Seiten des Polringrohrs befestigt werden. In den beiden Lagerschildern, dem antriebsseitigen und dem kommutationsseitigen Lagerschild, wird die Welle des Läufers gelagert.

Ein Gleichstrom-Elektromotor weist für die phasengerechte Stromumpolung einen entsprechenden Kommutator mit Kohlebürsten auf, der im kommutationsseitigen Lagerschild untergebracht werden muß. Unbedingt notwendig ist eine Justage der Bürsten in Bezug auf die neutrale Zone der Magnetpole. Bei Gleichstrommotoren, die für Vorwärts- und Rücklauf die gleiche Stromcharakteristik aufweisen sollen, muß der Kommutator so justiert sein, daß die Stromwendung exakt in der neutralen Zone stattfindet.

Bei einem Motor mit Permanenterregung führt dies jedoch zu Konstruktionsproblemen, da genau in der neutralen Zone die Zugstangen zur Lagerschildbefestigung verlaufen. Daher wird bei herkömmlichen Motoren das kommutationsseitige Lagerschild so ausgebildet, daß die Kohlebürsten durch Öffnungen im Lagerschild in Halterungen eingesetzt werden, an denen die Zugstangen außen vorbeigeführt sind. Das Lagerschild selbst ist mit Ringlanglöchern zur Justage in Bezug auf den Polring versehen.

Hierdurch werden jedoch verschiedene Nachteile bewirkt. Zum einen ist die elektromagnetische Abschirmung lückenhaft, da das Lagerschild große Öffnungen aufweist. Diese Öffnungen verursachen auch eine erhöhte Geräuschentwicklung des Motors im Betrieb. Da Bürstenhalterung und Andrucksvorrichtung für die Bürsten in räumlich sehr eingeschränkten Verhältnissen untergebracht werden müssen, wird der Andruck der Bürsten auf den Strombänder in der Regel über Torsionsfedern erreicht, wodurch jedoch die Andruckrichtung nicht immer in radialer Richtung verläuft, was für einen reibungslosen Betrieb jedoch wünschenswert wäre.

Die Zugstangen müssen jedoch zwischen den Permanentmagneten verlaufen, wenn der Durchmesser des Elektromotors nicht unnötig vergrößert werden soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrom-Elektromotor mit Permanenterregung vorzuschlagen, bei dem das kommutationsseitige Lagerschild als geschlossenes Bauteil ausgebildet sein kann, wodurch einerseits eine bessere Geräuschdämpfung und andererseits eine lückenlose elektromagnetische Abschirmung ermöglicht wird, ohne daß sich der notwendige Durchmesser des Motors vergrößert. Dabei soll jedoch nach wie vor eine einfache Justage des Stromwenders auf die neutrale Zone der Magnetpole durchführbar bleiben.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Demgemäß wird das kommutationsseitige Ende eines Befestigungselementes zwischen Polringrohr und Lagerschild über eine quer zur Längsachse des Polringrohres verlaufende Halterung mit dem kommutationsseitigen Lagerschild verbunden.

Hierdurch wird der Platz in der direkten Verlängerung der Zugstange hinter dem Polringrohr nicht mehr von dem Befestigungselement eingenommen. Dadurch kann an dieser Stelle in dem Lagerschild jede beliebig gewünschte Form von Bürstenhalterung angebracht werden. Das Lagerschild selbst wird an einer anderen Stelle, wo eine entsprechende Befestigungsvorrichtung nicht mehr störend wirkt, an der Halterung befestigt.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen werden vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung möglich.

Vorzugsweise wird als Befestigungselement eine Zugstange und als Halterung zwischen Zugstange und kommutationsseitigem Lagerschild ein Zwischenring vorgeschlagen.

Hierdurch wird der Zug der beim Anziehen der entsprechenden Befestigungsvorrichtung der Zugstange durch diese in Richtung auf das Polringrohr ausgeübt wird, auf den gesamten Umfang des Polringrohrs verteilt. Außerdem kann an einem solchen Zwischenring auch der Lagerschild mit gleichmäßigem, über den gesamten Umfang verteilten und in axialer Richtung gerichteten Andruck befestigt werden.

Zweckmäßigerweise werden die Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung des Zwischenrings an dem Polringrohr und die Befestigungsvorrichtung des Zwischenrings an dem kommutationsseitigen Lagerschild um einen bestimmten Winkel α zwischen 0 und 90 Grad zueinander versetzt angeordnet. Durch diesen Winkelversatz wird mit dem Zwischenring eine erfindungsgemäße Querhalterung realisiert.

Ein Winkelversatz von α ≈ 45 Grad ist bei einem vierpoligen Motor besonders empfehlenswert, da hierbei im Bereich der neutralen Zone an dem kommutationsseitigen Lagerschild am meisten Raum für entsprechende konstruktive Maßnahmen zur Verfügung steht.

Vorteilhafterweise wird der Zwischenring mit seinen Befestigungsvorrichtungen so ausgebildet, daß das Lagerschild gegenüber dem Polringrohr in seiner Winkelposition verstellbar ist. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, daß die Befestigungsvorrichtung zwischen Zwischenring und kommutationsseitigen Lagerschild einerseits oder aber auch die Befestigungsvorrichtung des Zwischenrings am Polringrohr andererseits verstellbar ausgebildet ist.

Eine begünstigste Ausführungsform zur Befestigung des Lagerschilds am Zwischenring umfaßt nierenförmige Rundlauflanglöcher im Lagerschild zur Aufnahme von Befestigungsschraubelementen von Seiten des Zwischenrings.

Zur Verbesserung der Geräuschdämpfung und zur vollständigen elektromagnetischen Abschirmung empfiehlt es sich, Polringrohr, Zwischenring und Lagerschild jeweils als geschlossene aneinanderpassende Einheit auszubilden.

Da bei einem Elektromotor mit erfindungsgemäßer Halterung das kommutationsseitige Lagerschild konstruktiven Maßnahmen im Winkelbereich der neutralen Zone über den gesamten Radius zugänglich ist, wird vorzugsweise eine Köcherhalterung für die Kohlenbürsten mit einer radial nach innen gerichteten Andruckvorrichtung vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand nachfolgender Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang Linie II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt durch Linie III in Fig. 1.

Der Elektromotor 1 in Fig. 1 umfaßt ein antriebsseitiges Lagerschild 2 sowie ein Polringrohr 3. Ein Anker 4 ist mit einem antriebsseitigen Lager 5 und mit einem kommutationsseitigen Lager 6 gelagert. In dem kommutationsseitigen Lagerschild 7 ist um eine Köcherhalterung 8 mit einer Kohlebürste 9 angedeutet. Die Kohlebürste 9 liegt auf dem Stromwender 10 des Ankers 4 auf. An der Oberseite des Polringrohrs 3 ist ein Permanentmagnet 11 dargestellt. Das Polringrohr 3 wird und das antriebsseitige Lagerschild 2 werden von einer Zugstange 12 durchsetzt. Die Zugstange 12 endet an ihrem rechten Ende in einem Zwischenring 13. Die Zugstange 12 ist mit einem Gewinde 14 verschraubt. Eine Gewindestange 15 durchsetzt das Lagerschild 7 sowie einen Teil des Zwischenrings 13. An einem Ende ist die Gewindestange 15 in ein Innengewinde 16 des Zwischenrings, am anderen Ende mit einer Mutter 17 verschraubt. In Fig. 2 ist ein Querschnitt des Zwischenrings 13 entlang der Schnittlinie II in Fig. 1 dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Zugstange 12 um einen Winkel α gegenüber der Gewindestange 15 versetzt ist.

Der Querschnitt gemäß Linie III in Fig. 1, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, verdeutlicht die Ausführung des Lagerschildes 7. Die Gewindestangen 15 durchsetzen die Rundlanglöcher 18. Die um den Winkel α versetzte Lage der Zugstange 12, die vor dieser Zeichenebene endet und somit an für sich in dieser Darstellung nicht sichtbar ist, ist gestrichelt angedeutet.

Hier ist deutlich zu sehen, daß der Winkelversatz α zwischen der Zugstange 12 und der Gewindestange 15 die radiale Anordnung der Köcherhalterung 8 ermöglicht. Wäre die Zugstange 12 durch das Lagerschild 7 verlängert, so wäre die dargestellte Ausbildung des Lagerschildes nicht möglich.

Durch die Rundlanglöcher 18 kann das Lagerschild 7 in Bezug auf das Polringrohr 3 leicht verdreht werden. Dies ist notwendig, um den Kommutator auf die neutrale Zone des Polrings zu justieren.

Das Lagerschild 7 sowie der Zwischenring 13 schließen die vordere Öffnung des Polringrohrs 3 vollständig ab. Somit ist eine gute Geräuschdämpfung und elektromagnetische Abschirmung gewährleistet. Der Durchmesser des gesamten Elektromotors wird dabei nicht vergrößert. Durch den Zwischenring 13 wird außerdem die radiale Anordnung der Köcherhalterungen 8 ermöglicht. Hierdurch können die Kohlebürsten 9 mit radialem Anpreßdruck auf den Kommutator angedrückt werden.

1 Elektromotor
2 antriebsseitiges Lagerschild
3 Polringrohr
4 Anker
5 antriebsseitiges Lager
6 kommutationsseitiges Lager
7 kommutationsseitiges Lagerschild
8 Köcherhalterung
9 Kohlenbürste
10 Stromwender 11 Permanentmagnet 12 Zugstange 13 Zwischenring
14 Gewinde
15 Gewindestange
16 Gewinde
17 Mutter
18 Rundlanglöcher

Claims

1. Gleichstrom-Elektromotor mit Permanenterregung, insbesondere für elektrische Rollstuhlantriebe oder dergleichen, mit einem Polringrohr, einem kommutationsseitigen Lagerschild und einem vom Polringrohr ausgehenden Befestigungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das kommutationsseitige Ende des Befestigungselementes (12) über eine quer zur Längsachse des Polringrohres (3) verlaufende Halterung (13) mit dem kommutationsseitigen Lagerschild (7) verbunden ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement eine Zugstange (12) ist und die Halterung (13) zwischen Zugstange (12) und kommutationsseitigem Lagerschild (7) ein Zwischenring (13) ist.

3. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (13) Befestigungsvorrichtungen (14, 12) für das Polringrohr (3) und Befestigungsvorrichtungen (16, 15) für das kommutationsseitige Lagerschild (7) aufweist, die zueinander um einen Winkel α mit 0 Grad < α < 90 Grad versetzt sind.

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Versatzwinkel α ≈ 45 Grad beträgt.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (16, 15, 17, 18) des Lagerschilds (7) am Zwischenring (13) so ausgebildet ist, daß das Lagerschild (7) gegenüber dem Polringrohr (3) in seiner Winkelposition verstellbar ist.

6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung des Zwischenrings (13) am Polringrohr (3) so ausgebildet ist, daß das Lagerschild (7) gegenüber dem Polringrohr (3) in seiner Winkelposition verstellbar ist.

7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerschild (7) nierenförmige Rundlanglöcher (18) zur Aufnahme von Befestigungsschraubelementen (15) vorgesehen sind.

8. Elektromotoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (7) Köcherhalterungen (8) für Kohlebürsten (10) mit einer radial nach innen gerichteten Andruckvorrichtung für die Kohlebürsten (10) aufweist.