DE4339981A1 - Miniaturmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Miniaturmotoren, die für akustische Geräte und Präzisionsinstrumente verwendet werden, und insbesondere Miniaturmotoren, bei denen durch eine Verbesserung des Kommutators, der den Miniaturmotor bildet, die Entstehung elektrischer und mechanischer Geräusche verhindert wird.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des wesentlichen Teils eines herkömmlichen Miniaturmotors von vorn. In der Figur bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf ein Gehäuse, das aus Metall besteht, z. B. Flußeisen, das eine hohle, röhrenförmige, mit einem Boden versehene Form hat und einen Permanentmagneten 2 enthält, der die Form eines Bogensegmentes hat und in die innere Umfangsfläche des Gehäuses 1 eingepaßt ist. Das Gehäuse 1 nimmt einen Rotor 5 auf, der einen Anker 3, der dem Permanentmagneten 2 direkt gegenüber angeordnet ist, und einen Kommutator 4 enthält. Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Gehäusekappe, die aus isolierendem Material hergestellt worden ist und auf das offene Ende des Gehäuses 1 paßt. Bezugszeichen 7 bezeichnet jeweils eine Bürste, deren freies Ende sich in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator 4 befindet, wobei die Bürsten 7, die zusammen mit Eingangsklemmen 8, die mit den Bürsten 7 elektrisch verbunden sind, an die Gehäusekappe 6 angepaßt sind. Bezugszeichen 9 und 10 bezeichnen Lager, die an dem Boden des Gehäuses 1 bzw. dem zentralen Teil der Gehäusekappe 6 befestigt sind, um die Wellen 11 und 12, die den Rotor 5 bilden, drehbar zu haltern.

In dem obenerwähnten Aufbau wird, wenn dem Anker 3 durch die Eingangsklemmen 8, die Bürsten 7 und den Kommutator 4, der den Rotor 5 bildet, Strom zugeführt wird, auf den Anker 3 die Rotationskraft übertragen, die in einem magnetischen Feld existiert, das durch den Permanentmagneten 2 erzeugt wird, der fest in die innere Umfangsfläche des Gehäuses 1 eingepaßt ist, wodurch äußere Maschinenteile (nicht dargestellt) über die Welle 11 an der Auslaßseite angetrieben werden.

Die äußere Umfangsfläche des Kommutators 4, der den Miniaturmotor des obenerwähnten Aufbaus bildet, wird so geformt, daß Glätte und Rundheit sichergestellt sind, so daß ein reibungsloser, gleitender elektrischer Kontakt mit den Bürsten 7 möglich ist, wenn der Kommutator in engen Kontakt mit den Bürsten kommt. Fig. 2 zeigt den wesentlichen Teil des in Fig. 1 gezeigten Kommutators 4 von hinten. In Fig. 2 ist der Kommutator gewöhnlich aus mehreren Kommutatorteilen 42 aufgebaut, die z. B. aus Kupferplatten hergestellt werden, in eine Segmentform gebracht werden und in gleichmäßigen Abständen in Richtung des Kreisbogens auf der äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 41 angebracht sind, das aus isolierendem Material hergestellt worden ist und in eine zylindrische Form gebracht worden ist, wobei zwischen den Kommutatorteilen Nuten 43 vorgesehen sind.

Um Rundheit sicherzustellen, kann die äußere Umfangsfläche der Kommutatorteile 42 durch ein Schneidwerkzeug 13, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, abgedreht oder gedreht werden. In diesem Fall entstehen auf den äußeren Längskanten an den Nuten 43 der Kommutatorteile 42 leicht Grate 44, die durch die Anwesenheit der Nuten 43 zwischen den um den Umfang angebrachten Kommutatorteilen 42 und durch die Seitenfläche der Kommutatorteile 42 verursacht werden, die praktisch einen rechten Winkel mit der Schnittrichtung der Schneidwerkzeuge 13 bildet.

In einem gegossenen Kommutator 4 können ebenfalls leicht Grate 45 entstehen, wenn die Nuten 43 zwischen den Kommutatorteilen 42 durch Vorrichtungen aus Metallsägen oder Nutenfräsen hergestellt werden, nachdem die äußere Umfangsfläche der Kommutatorteile 42 abgedreht oder gedreht worden ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn die Kommutatorteile 42 in einen gleitenden Kontakt mit den Bürsten 7 gebracht werden und die Grate 44 und 45 unverändert gelassen werden, wird der Kontakt zwischen den Bürsten 7 und den Kommutatorteilen 42 ungleichmäßig, wodurch sich die elektrischen und mechanischen Geräusche vergrößern, wobei die Arbeitsweise des Miniaturmotors merklich beeinträchtigt wird. Des weiteren verschleißen die Bürsten 7 leichter, wodurch die Lebensdauer der Bürsten 7 reduziert wird. Wenn die Grate 44 und 45 von den Kommutatorteilen 42 abbröckeln oder abfallen, kann es einen Kurzschluß geben.

Die Grate 44 und 45 müssen daher nach dem Drehvorgang entfernt werden. Das Entfernen der Grate erfordert jedoch viel Zeit und Mühe, wodurch die Kosten steigen, da die Grate auf sehr begrenztem Raum manuell entfernt werden müssen, wobei meist eine Schlichtfeile oder ein Cutter verwendet werden. Da die Grate 44 und 45, die durch die obenerwähnte manuelle Arbeit entfernt werden, meist feine Plättchen sind, können sie nicht nur an dem Kommutator 4 haften, sondern auch an anderen Bauteilen, die den Rotor 5 (siehe Fig. 5) bilden, was zu elektrischen Störungen führt. Demzufolge ist auch nach der Entfernung der Grate eine Reinigung erforderlich. Dies erhöht zusätzlich die Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Miniaturmotor zu schaffen, bei dem bei der mechanischen Bearbeitung der Kommutatorteile oder der Bauteile keine Grate entstehen.

Gemäß der Erfindung soll der Miniaturmotor mit geringen Kosten hergestellt werden können, dadurch, daß zusätzliche Arbeiten aus dem Herstellungsprozeß ausgeschaltet werden.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Fig. 5 bis 9 beschrieben. Es zeigt in den Zeichnungen

Fig. 1 den wesentlichen Teil eines herkömmlichen Miniaturmotors im Längsschnitt von vorn.

Fig. 2 den wesentlichen Teil des Kommutators 4, der in Fig. 1 gezeigt ist, von hinten.

Fig. 3 und 4 den Zustand der Grate von hinten, die auf dem Kommutator, der durch Drehen bzw. durch Fräsen hergestellt worden ist, entstehen.

Fig. 5 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Kommutators in einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des Kommutatorteils 42 aus Fig. 5.

Fig. 7 und 8 den wesentlichen Teil der abgeschrägten Kanten 47 auf den Kommutatorteilen 42 von hinten.

Fig. 9 ein Schema, das die Form der Plättchen, die während des Drehvorgangs erzeugt werden, zeigt.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Kommutators in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 zeigt eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Kommutatorteils 42, das in Fig. 5 gezeigt ist. In den Fig. 1 bis 4 bezeichnen gleiche Bezugszeichen sich entsprechende Teile. In den Fig. 5 und 6 ist ein aus einer Kupferplatte geformtes Kommutatorteil 42 durch Bearbeitung mit einer Presse in eine Segmentform gebracht worden; mehrere Kommutatorteile 42 sind auf der äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 41 angeordnet, das aus Harz besteht, wobei sich zwischen den Kommutatorteilen 42 Nuten 43 befinden. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet ein Anschlußstück, dessen freies Ende im Längsschnitt im wesentlichen U-förmig ist, wobei das Anschlußstück in das Kommutatorteil 42 auf eine Weise integriert ist, daß es über das Ende des Kommutatorteils 42 herausragt, um das Ende einer Ankerspule (nicht dargestellt) elektrisch zu verbinden. Bezugszeichen 47 bezeichnet abgeschrägte Kanten auf den äußeren Längskanten des Kommutatorteils 42. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet ein Befestigungsstück, das mehrere Kommutatorteile 42 an dem äußeren Umkreis des Kernmaterials 41 fixiert, indem es die Seite des Anschlußstückes 46 des Kommutatorteils 42 umfaßt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den wesentlichen Teil der abgeschrägten Kante 47 auf dem Kommutatorteil 42. In den Fig. 5 und 6 bezeichnen gleiche Bezugszeichen sich entsprechende Teile. Fig. 7 zeigt die abgeschrägten Kanten 47 auf beiden äußeren Längskanten des Kommutatorteils 42, wohingegen Fig. 8 eine abgeschrägte Kante auf einer äußeren Längskante des Kommutatorteils 42 zeigt.

In Fig. 7 bezeichnen die Symbole d₀ und d die Außendurchmesser des Kommutatorteils 42, bevor bzw. nachdem er abgedreht oder gedreht worden ist, t einen Bearbeitungsbereich auf einer Seite, und c eine Größe der Abschrägung. Das bedeutet, daß die Größe der Abschrägung c größer als der Bearbeitungsbereich t auf einer Seite eingestellt wird, so daß die abgeschrägte Kante auf der äußeren Längskante des Kommutatorteils 42 auch dann zurückbleibt, nachdem das Kommutatorteil 42 von dem Außendurchmesser d₀ auf den Außendurchmesser d abgedreht worden ist. Die abgeschrägte Kante kann in einem Schritt mit der Pressung des Kommutatorteils 42, das in Fig. 6 gezeigt ist, geformt werden, oder sie kann bearbeitet werden, nachdem der Kommutator 4 geformt worden ist.

Fig. 9 zeigt schematisch die Form eines Plättchens, das während des Drehvorgangs gebildet wird. In Fig. 9 hat der Querschnitt eines Plättchens 14, das durch ein Schneidwerkzeug 13 erzeugt wird, eine fast halbmondförmige Form. Das bedeutet, daß die Dicke an den Anfangs- und Abschlußrändern des Plättchens 14 kleiner wird als in dem Zentralbereich, was mit der Menge an Metall zusammenhängt, die bei der Bildung der abgeschrägten Kante 47 auf dem Kommutatorteil 42 durch das Schneidwerkzeug 13 entfernt wird. Demzufolge wird verhindert, daß die Grate, die in Fig. 3 gezeigt sind, entstehen.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die abgeschrägten Kanten 47 nur auf einer äußeren Längskante des Kommutatorteils 42 vorgesehen sind. Wenn der äußere Umfang des Kommutatorteils abgedreht wird, kann die Rotation des Kommutatorteils 42 als Werkstück daher nur in eine Richtung erfolgen (z. B. in die Richtung, in die der Pfeil in der Figur zeigt). Die Bildung von Graten kann daher verhindert werden, wie in Zusammenhang mit Fig. 9 erklärt wurde, indem die abgeschrägte Kante 47 nur auf der äußeren Längskante auf der sich nach unten bewegenden Seite der Bearbeitungsrichtung vorgesehen ist.

Es ist nicht erwünscht, daß die abgeschrägte Kante 47 eine zu große Abmessung in dieser Erfindung hat, weil Erschütterungen verursacht werden können, wenn die Bürsten auf die Nuten zwischen den Kommutatorteilen 42 und 42 stoßen. Die Abmessungen der abgeschrägten Kanten 47 sollte jedoch zumindest größer sein als die Abmessung, die zurückbleibt, nachdem die äußere Umfangsfläche des Kommutatorteils 42 oder die Nuten 43 zwischen den Kommutatorteilen 42 und 42 bearbeitet worden sind, das bedeutet, der Bearbeitungsbereich auf einer Seite.

Des weiteren kann die abgeschrägte Kante 47 nur auf der äußeren Längskante auf der sich nach unten bewegenden Seite der Bearbeitungsrichtung des Kommutatorteils 42 vorgesehen sein, wenn die äußere Umfangsfläche des Kommutatorteils 42 gedreht wird.

Diese Erfindung macht es durch den obenerwähnten Aufbau und die obenerwähnte Betriebsweise möglich, zu verhindern, daß unerwünschte Grate gebildet werden, wenn die äußere Umfangsfläche des Kommutatorteils gedreht wird, und daß elektrische und mechanische Geräusche erzeugt werden, wobei die Arbeitsweise des Miniaturmotors verbessert wird. Des weiteren können störungsanfällige manuelle Arbeiten zur Entfernung der Grate und die damit verbundenen Reinigungsarbeiten vermieden werden, was zu geringeren Betriebskosten führt.

Claims (3)

1. Miniaturmotor, enthaltend ein Gehäuse (1), das aus Metall besteht, eine hohle, röhrenförmige, mit einem Boden versehene Form hat und einen Permanentmagneten (2) enthält, der in die innere Umfangsfläche des Gehäuses (1) eingepaßt ist; einen Rotor (5), der einen Anker (3), der dem Permanentmagneten (2) direkt gegenüber angeordnet ist, und einen Kommutator (4) enthält; eine Gehäusekappe (6), die auf das offene Ende des Gehäuses (1) paßt und Bürsten (7) besitzt, die sich in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator (4) befinden und Eingangsklemmen (8), die mit den Bürsten (7) elektrisch verbunden sind, wobei der Rotor (5) drehbar in Lagern (9, 10) gehaltert ist, die an dem Boden des Gehäuses (1) und der Gehäusekappe (6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kommutator (4) aus mehreren Kommutatorteilen (42) aufgebaut ist, die aus einem elektrisch leitfähigen, metallischen Material hergestellt werden, in eine Segmentform gebracht werden und in Richtung des Kreisbogens auf der äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials (41) angebracht sind, das aus Harzmaterial besteht, wobei zwischen den Kommutatorteilen Nuten (43) vorgesehen sind,
und daß abgeschrägte Kanten (47) auf den äußeren Längskanten an den Nuten (43) zwischen den Kommutatorteilen (42) vorgesehen sind.

2. Miniaturmotor nach Anspruch 1, bei dem die abgeschrägten Kanten (47) auf beiden äußeren Längskanten des Kommutatorteils (42) vorgesehen sind.

3. Miniaturmotor nach Anspruch 1, bei dem die abgeschrägte Kante (47) auf einer äußeren Längskante des Kommutatorteils (42) vorgesehen ist.