DE4419855A1

DE4419855A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE4419855A1
Application number: DE19944419855
Authority: DE
Inventors: Karl Gommel
Original assignee: GOMMEL DORIS; KLAUS RAISER GmbH
Current assignee: GOMMEL DORIS; KLAUS RAISER GmbH
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1995-12-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Ankerwelle- und wicklung und mit galvanischer Trennung der Ankerwicklung von metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen. Die Erfindung betrifft ferner auch eine derartige Ankerwelle selbst und eine Verfahren zur Herstellung einer derartigen Ankerwelle.

Solche Elektromotoren werden überwiegend in tragbaren Geräten und Antrieben, beispielsweise in Küchengeräten, Staubsaugern, Bohrmaschinen und anderen Elektrowerkzeugen, eingesetzt. Der Netzanschluß dieser Geräte weist in deren Schutzklasse II keinen elektrischen Schutzleiter auf, und deshalb müssen, wie zwingend vorgeschrieben, die stromführenden Bauteile von den metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen galvanisch einwandfrei getrennt werden.

In der deutschen Patentschrift 19 08 656 ist ein Elektrowerkzeug-Motorgehäuse aus Kunststoff beschrieben, in dessen abtriebsseitiger Stirnfläche ein metallischer Zentrierring eingespritzt ist, mit dem ein metallisches Getriebegehäuse verschraubt ist. Ein Ständer mit seiner Ständerwicklung ist am Motorkunststoffgehäuse so befestigt, daß er vom Zentrierring und dem Getriebegehäuse isoliert ist. Die wicklungslose Ankerwelle ist mit ihrem abtriebsfernen Ende gegen alle Metallteile isoliert gelagert und steht mit ihrem abtriebsseitigen Ende mit dem Getriebegehäuse in elektrisch leitender Verbindung. Es ist aber nicht gewährleistet, daß bei einem Kurzschluß in der Ständerwicklung und der damit verbundenen Wärmeentwicklung nicht eine elektrische Verbindung von der Wicklung über den Ständer, den Anker und die Ankerwelle zum Getriebegehäuse geschaffen wird. Eine solche mögliche Verbindung ist aber unzulässig.

In der deutschen Offenlegungsschrift 25 43 549 ist ferner ein Anker für Kommutatormaschinen beschrieben, bei dem auf die Ankerwelle unter Zwischenfügung einer gespritzten Kunststoffschicht ein Metallrohr zur Halterung des Ankereisenpakets, der Ankerwicklung und des Kommutators aufgeschoben ist. Diese Kunststoffschicht isoliert die Ankerwicklung von der Ankerwelle. Von Nachteil ist, daß zur Herstellung der Isolationsschicht die Ankerwelle und das umwickelte Eisenpaket als Einlegeteil in eine Spritzgußform eingebracht werden müssen. Dadurch ist dieser Arbeitsgang nur bedingt in einen automatischen Arbeitsablauf zu integrieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Isolierung der Ankerwicklung von den Gehäuse-bzw. Werkzeugteilen derart erfolgt, daß der Elektromotor automatisch gefertigt werden kann und daß auch im Wicklungskurzschlußfall diese Isolierung wirksam erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß weiteren Ausbildungen der Erfindung kann das Isolierelement entweder in die Ankerwelle und/oder in einen Wellenabschnitt einer Getriebewelle eingefügt sein.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Isolierelement eine Keramikscheibe. Die Keramikscheibe kann durch Reibschweißen mit der Ankerwelle verbunden werden. Dieser Arbeitsgang ist einfach und läßt sich vollautomatisch ausführen, so daß daraus ein Kostenvorteil resultiert.

Das Ankereisenpaket kann vormontiert und nach Spannungswerten sortiert auf Lager gehen. Die Fertigmontage des Ankers erfolgt anwenderspezifisch bei der Endmontage des Geräts. Daraus ergibt sich ebenfalls ein Kostenvorteil.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei gleichbleibendem Außendurchmesser die Fläche der Eisenbleche vergrößert und somit der magnetische Widerstand verringert wird. Daraus ergeben sich die Wettbewerbsvorteile der Verbesserung des Wirkungsgrads, der Erhöhung der Leistung, der sicheren Drehmomentübertragung bei erhöhter Temperatur und der besseren Wärmeableitung aus dem Eisenblechpaket.

Wenn die Ankerwelle des Elektromotors als Hohlwelle ausgebildet ist, wie bekannt ist, schlägt die Erfindung vor, die durch das Isolierelement getrennten Hohlwellenteile durch ein in der Hohlwelle geführtes, längliches Spannstück miteinander zu verspannen. Das Spannstück kann eine Verschraubung mittels Bolzen und Mutter sein, wobei mittels elektrisch isolierender Lochscheiben eine galvanische Trennung der durch das Isolierelement getrennten Hohlwellenteile erhalten bleibt. Vorzugsweise besteht das Spannstück jedoch aus Kohlefaser, so daß in diesem Fall die genannten Lochscheiben fortgelassen werden können. Das Kohlefaserspannstück kann vor der Ankerwellenmontage vorgespannt sein.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ankerläufer eines Elektromotors im Schnitt,

Fig. 2 eine Einzelheit an der eingekreisten Stelle X in Fig. 1 und

Fig. 3 den Ankerläufer der Fig. 1, ein Getriebe und ein Bohrfutter im Schnitt.

In Fig. 1 weist der Ankerläufer des Elektromotors eine Welle 1 auf, die beidseitig ein Wälz- oder Gleitlager 5, 8 trägt. Die Welle 1 ist abtriebsseitig mit einem Abtriebselement 2 versehen. Unmittelbar auf der Welle 1 ist ein Eisenblechpaket mit eingelegter Wicklung 3 angeordnet. Zwischen der Wicklung 3 und dem Lager 8 ist auf der Welle 1 ein Kollektor 6 isoliert gegen die Welle und die Wicklung und mittels einer Isolierscheibe 7 isoliert gegen das Lager 8 aufgebracht. Im Wellenabschnitt zwischen dem abtriebsseitigen Ende der Wicklung 3 und dem abtriebsseitigen Wellenende ist die Welle 1 an der Stelle X geteilt, wie Fig. 2 deutlicher zeigt. An der Trennstelle ist ein Isolierelement 9 eingefügt, das vorzugsweise eine Keramikscheibe mit einer Stärke von 1 mm und einem Durchmesser von 4 mm aufweist. Die Welle 1 ist somit gegen das Abtriebselement Z und die folgenden Gehäuse- bzw. Werkzeugteile elektrisch isoliert. Auch Kriechströme können sich wegen des verhältnismäßig großen Durchmessers der Keramikscheibe 9 nicht bilden. Die Verbindungen zwischen den Wellenteilen und der Keramikscheibe 9 können vorzugsweise durch Reibscheiben erfolgen, so daß sie unlösbar sind. Dieser einfache Vorgang kann vollautomatisch ausgeführt werden. Möglich ist aber auch eine andere Verbindungsart, beispielsweise Aktivlöten. Mit der Welle 1 ist auch ein Lüftrad 4 fest verbunden, das auch an der Keramikscheibe 9 befestigt sein kann.

Nicht gezeigt ist das Gehäuse des Elektromotors. Vielfach besteht es ganz aus Kunststoff, oder es besteht aus einem kollektorseitigen Kunststoffteil und einem abtriebsseitigen Metallteil, so daß das Lager 8 und das in diesem Lager befindliche Wellenende nach außen hin elektrisch isoliert sind und die elektrische Isolierung des Abtriebselements 2 gegen die spannungsführenden Teile mittels der Keramikscheibe 9 genügt.

Sollte das Gehäuse jedoch ganz aus Metall bestehen, so können auch das im Metallgehäuse befestigte Lager 8 und der in diesem gelagerte Wellenabschnitt gegen den Kollektor 6 und die Wicklung 3 in der Weise, wie an der Stelle X gezeigt, isoliert werden. Beispielsweise kann in diesem Fall an der Stelle der Isolierscheibe 7 die Welle 1 getrennt sein und zwischen die Wellenteile ein Isolierelement, beispielsweise wie die Keramikscheibe 9, eingefügt sein, die an die Stelle der Isolierscheibe 7 tritt.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß die elektrische Isolierung nicht auf die Stelle X beschränkt sein muß. Gezeigt sind außer dem schon in Fig. 1 dargestellten Ankerläufer-Teile eines Getriebes und ein Bohrfutter 16. Vom Getriebe sind zwei Getriebewellen 11, 14 und zugehörige Zahnräder 12, 13, 15 gezeigt. Vorausgesetzt ist, daß die nicht gezeigten Lager für die Getriebewellen 11, 14 in einem Kunststoffgehäuseteil befestigt sind. Die Getriebewelle 11 kann nun geteilt ausgeführt sein, und an der Wellentrennstelle kann ein Isolierelement 17, vorzugsweise eine Keramikscheibe, eingefügt sein. Diese kann wie die Keramikscheibe 9 ausgebildet und verarbeitet sein und kann statt der Keramikscheibe 9 vorgesehen sein; sie kann aber auch zur größeren Sicherheit zusätzlich vorgesehen sein. In gleicher Weise läßt sich auch eine Isolierscheibe 18 in die Getriebewelle 14 einfügen. Von Bedeutung ist daher, daß der mögliche Stromfluß zwischen der Welle 1 und dem Bohrfutter 16 unterbrochen ist, und zwar vorzugsweise mittels eines Zwischenstückes 9 aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff.

Claims

1. Elektromotor mit einer Ankerwelle und -wicklung sowie mit galvanischer Trennung der Ankerwicklung von metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem der Wellenabschnitte (1, 11, 14), die in der elektrisch leitenden Strecke zwischen einem Ankerwicklungsende und den diesem Ende zugewandten Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen (16) liegen, ein Isolierelement (9, 17, 18) angeordnet ist.

2. Elektromototor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (9) in den Wellenabschnitt der Ankerwelle (1), der zwischen dem abtriebsseitigen Ende der Ankerwicklung (3) und dem abtriebsseitigen Ankerwellenende liegt, eingefügt ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (17, 18) in einen Wellenabschnitt einer Getriebewelle (11, 14) eingefügt ist.

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (9, 17, 18) derart ausgebildet ist, daß es eine elektrische Kriechstrecke von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 7 bis 8 mm, aufweist.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (9, 17, 18) eine Keramikscheibe ist.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Keramikscheibe etwa 1 mm beträgt.

7. Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe durch Reibschweißen unlösbar mit der Welle (1, 11, 14) verbunden ist.

8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Ankerwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Isolierelement (9) getrennten Wellenteile durch ein in der Welle geführtes Spannstück miteinander verspannt sind.

9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück aus Kohlefaser besteht.

10. Ankerwelle für einen Elektromotor mit einer Ankerwicklung und mit galvanischer Trennung der Ankerwicklung von metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Ankerwicklungsendstück, das aus der Ankerwicklung (3) herausragt, ein Isolierelement (9) eingefügt ist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Ankerwelle für einen Elektromotor mit einer Ankerwicklung und mit galvanischer Trennung der Ankerwicklung von metallischen Gehäuse- bzw. Werkzeugteilen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem der Wellenabschnitte (1), die in der elektrisch leitenden Strecke zwischen einem Ankerwicklungsende und dem diesem Ende zugewandten Wellenende liegen, ein Isolierelement (9) eingefügt wird.