DE69105798T2

DE69105798T2 - Gleichstrommotoranordnung.

Info

Publication number: DE69105798T2
Application number: DE69105798T
Authority: DE
Inventors: Roy S Kitahata
Original assignee: Chamberlain Group Inc
Current assignee: Chamberlain Group Inc
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2011-03-28
Also published as: EP0450851B1; US5008574A; EP0450851A1; JPH04229058A; DE69105798D1

Description

Die Erfindung betrifft Elektromotoranordnungen und betrifft insbesondere eine Gleichstrommotoranordnung mit einem eine Gleichrichteranordnung zum Umwandeln von Wechselstrom (ac) in Gleichstrom (dc) haltenden Endabschluß.

Hintergrund der Erfindung

Verschiedene elektrische Geräte für Haushalts- oder Leichtindustrieverwendungen, z.B. der in dem US-Patent Nr. 4,791,694 gezeigte Wachser/Polierer umfassen Gleichstrommotoren, wobei der Inhalt dieses Patents durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen sein soll. Derartige Motoren sind relativ leicht und sind kostengünstig herzustellen. Die Verwendung eines Gleichstrommotors erfordert jedoch die Anwesenheit einer Gleichrichteranordnung zum Umwandeln einphasigen Wechselstroms in an die Läuferwicklungen des Motors anzulegenden Gleichstrom (dc).
Bis jetzt waren derartige Gleichrichteranordnungen typischerweise entweder entfernt von dem Motorgehäuse positioniert oder waren an der Außenseite des Gehäuses gehalten. Ein derartiges Positionieren der Gleichrichteranordnung erfordert eine umfangreiche Verdrahtung und diskrete Leiter, welche durch das Motorgehäuse hindurchgehen. Obwohl eine derartige Positionierung einer Gleichrichteranordnung einen zufriedenstellenden Betrieb ermöglichte, ist es immer wünschenswert, die Anzahl der Bauteile zu verringern und die Herstellung derartiger Gleichstrommotarenanordnungen zu erleichtern.
Das US-Patent Nr. 3,078,409 von Bertsche, Jr. et al. offenbart einen elektrischen Leistungswandler, welcher einen aus Metall gebildeten Endrahmen umfaßt. Der Endrahmen weist Gleichrichteranschlußelemente aufnehmende Gewindebohrungen auf. Der Wandler umfaßt ferner einen von dem Endrahmen elektrisch isolierten Hilfsrahmen. Wie es in der elektrischen schematischen Darstellung von Figur 5 gezeigt ist, dient die Endplatte als Masse. Ein sich durch die Endplatte erstreckender und von dieser durch eine Hülse isolierter Anschlußstift ist mit dem Hilfsrahmen verbunden und dient als der posistive Anschluß des Brückengleichrichters.
Das US-Patent Nr. 3,527,971 von Means zeigt eine dynamoelektrische Maschine mit einem Paar von Montageplatten aus Metall, welche in dem Motorgehäuse angeordnet sind und in welche Dioden eingebettet sind.
Das US-Patent Nr. 4,769,572 von Voigt offenbart Dioden, welche einen an der Innenfläche des Motorendschilds angebrachten Brückengleichrichter bilden. In ähnlicher Weise beschreibt das US-Patent Nr. 3,924,147 von Tarnow et al. eine in dem Motorgehäuse angeordnete Isolierplatte, welche Diodengleichrichter trägt.

Inhalt der Erfindung

Von den verschiedenen Gesichtspunkten und Merkmalen dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer verbesserten Gleichstrommotoranordnung besonders zu beachten. Diese Anordnung verringert die Anzahl der Bauteile und vermeidet das Hindurchtreten diskreter Leiter durch das Motorgehäuse. Ferner kann auf eine Zugentlastungsvorrichtung verzichtet werden, da der Rumpf der Gleichrichteranordnung fest in einer Öffnung einer Endplatte des Motorgehäuses gehalten ist. Die erfindungsgemäße Motoranordnung ist im Betrieb zuverlässig, weist eine lange Lebensdauer auf und ist relativ einfach und wirtschaftlich herzustellen. Weitere Gesichtspunkte und Merkmale dieser Erfindung werden teilweise offensichtlich werden und teilweise in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen besonders hervorgehoben werden.
Die erfindungsgemäße Gleichstrommotoranordnung umfaßt kurz zusammengefaßt ein rohrförmiges Gehäuse, in welchem ein Wicklungen aufweisender Läufer angeordnet ist. Ein erster Endabschluß schließt ein Ende des Gehäuses ab und ein zweiter Endabschluß ist zum Verschließen des anderen Endes des Gehäuses vorgesehen. Der erste Endabschluß umfaßt eine Endplatte mit einer Öffnung und umfaßt ferner eine Gleichrichteranordnung mit einem ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisenden Rumpfabschnitt. Ein Paar von Eingangsanschlüssen erstreckt sich von dem ersten Ende des Rumpfabschnitts und ein Paar von Ausgangsanschlüssen erstreckt sich von dem zweiten Ende des Rumpfabschnitts. Der Rumpfabschnitt ist in der Öffnung derart gehalten, daß die Eingangsanschlüsse außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und die Ausgangsanschlüsse innerhalb des Gehäuses, wodurch ein Gleichstrom zum Antreiben des Läufers angelegt werden kann, ohne das Hindurchtreten diskreter elektrischer Leiter durch die Endabschlüsse oder das Gehäuse.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Gleichstromelektromotoranordnung des Standes der Technik mit einer außerhalb des Gehäuses positionierten Gleichrichteranordnung;
Figur 2 ist eine perspektivische Darstellung einer Endglocke eines Elektromotorgehäuses mit einer Öffnung zur Aufnahme einer Gleichrichteranordnung;
Figur 3 ist eine Seitenansicht der die Gleichrichteranordnung haltenden Endglocke dieser Erfindung;
Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Endglocke von Figur 3;
Figur 5 zeigt die Endglocke von Figur 3 von unten;
Figur 6 ist ein Schaltplan der Gleichstrommotoranordnung von Figur 1 nach dem Stand der Technik;
Figur 7, welche Figur 6 ähnelt, ist ein Schaltplan der erfindungsgemäßen Gleichstrommotoranordnung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Auf die Zeichnungen bezugnehmend ist eine verschiedene Komponenten dieser Erfindung verkörpernde Gleichstrommotoranordnung im allgemeinen durch das Bezugszeichen 20 in Figur 7 bezeichnet. Die Motoranordnung 20 verwendet eine Vielzahl der Komponenten einer in Figur 1 dargestellten Gleichstrommotoranordnung 22 des Standes der Technik. Diese Anordnung des Standes der Technik umfaßt eine Gleichricheranordnung 24, welche an einem Ansatz 26 des unteren Endabschlusses 28 der Motorgehäuseanordnung befestigt ist, welche auch einen aus Isoliermaterial gebildeten oberen Endabschluß oder obere Glocke 30 umfaßt. Die Gleichrichteranordnung umfaßt Eingangsanschlußleitungen 32, 34 zur Verbindung mit den flexiblen isolierten Leitungen L1, L2, welche mit einer Wechselstromquelle mit einer Nennspannung von 120 V verbunden sind. Die Gleichrichteranordnung 24 umfaßt ferner ein Paar von Ausgangsanschlußleitungen 36, 38, welche sich durch eine kreisförmige Öffnung 40 in der Endglocke 30 erstrecken. Eine Zugentlastungsklemme 42 wird zum Halten der Leitungen verwendet, wenn sie sich durch die Öffnung erstrecken. Ein einpoliger Schalter SW1 ist zum Steuern der Erregung des Motors vorgesehen.
Erfindungsgemäß umfaßt eine Gleichrichteranordnung 44 einen Rumpfabschnitt 46, welcher durch ein Haftmittel in der Öffnung 40 der Endglocke 30 gehalten ist, wie es am besten in den Figuren 3 bis 5 gezeigt ist. Die Endglocke 30 umfaßt eine Außenfläche 48 mit Verstärkungsrippen 50, 52, 54, 56, 58, 60 und eine Innenfläche 62 mit Stützen 64, 66, welche Löcher zum Aufnehmen von die Endabschlüsse des Gehäuses haltenden Stiften 68, 70 aufweisen. Der Rumpfabschnitt 46 umfaßt ein erstes Ende 72 und ein zweites Ende 74. Das erste Ende 72 ist oval und größer als das zweite Ende 74, welches kreisförmig ist. Die kreisförmige Öffnung 40 ist derart bemessen, daß das kreisförmige zweite Ende 74 hindurchgeht, aber nicht das ovale erste Ende 72. Das ovale erste Ende 72 ist mit der Außenfläche 48 der Endglocke 30 in Eingriff, während sich das zweite kreisförmige Ende 74 über die Innenfläche 62 der Endglocke 30 hinweg erstreckt. Wenn das Haftmittel um das zweite Ende 74 des Gleichrichterrumpfs herum aufgebracht wird, kann das zweite Ende deshalb in die Öffnung 40 eingeführt werden, bis das größere erste Ende 72 des Rumpfs mit der Außenfläche 48 der Endglocke 30 in Eingriff ist. Ein Paar von Eingangsanschlüssen 76, 78 erstreckt sich von dem ersten Ende 72 des Rumpfabschnitts und ein Paar von Ausgangsanschlüssen 80, 82 erstreckt sich von dem zweiten Ende 74 des Rumpfabschnitts. Der Rumpfabschnitt 46 bildet einen Trog zum Aufnehmen der elektronischen Komponenten (4 Dioden), welche den in Figur 7 gezeigten Doppelwegbrückengleichrichter BR bilden. Der Trag ist mit einer Verfüllmasse zum Umschließen der elektronischen Komponenten mit den sich von dem Rumpfabschnitt erstreckenden unterschiedlichen Leitungen gefüllt.
Der Rumpfabschnitt 46 der Gleichrichteranordnung 44 ist in der Öffnung 40 gehalten, wobei die Eingangsanschlüsse 76, 78 außerhalb des rohrförmigen Motorgehäuses 84 angeordnet sind und die Ausgangsanschlüsse 80, 82 innerhalb des rohrförmigen Motorgehäuses 84 angeordnet sind. Da sie innerhalb des Gehäuses 84 positioniert sind, können die Ausgangsanschlüsse 80, 82 direkt mit den Anschlüssen 86, 88 der Motorbürsten 90, 92 verbunden werden, wodurch diskrete elektrische Leitungen zum Verbinden der Gleichrichterausgänge mit den Anschlußleitungen der Motorbürsten überflüssig werden, z.B. die durch die Endglocke 30 hindurchtretenden Ausgangsanschlußleitungen 36, 38 zur Verbindung des Gleichrichters 24 mit den Motorbürstenanschlüssen 86, 88 bei der Anordnung des Standes der Technik. Da durch die Endglocke hindurchgehende diskrete elektrische Leitungen überflüssig geworden sind, macht diese Erfindung auch eine Zugentlastungsklemme, z.B. die Zugentlastungsklemme 42, überflüssig.
Das Motorgehäuse 84 nimmt den Läufer 94 auf, welcher Wicklungen 96, eine Antriebswelle 98 und eine Stabilisierungswelle 100 umfaßt. Die Antriebswelle 98 erstreckt sich durch den unteren Endabschluß 28, wo sie mit dem anzutreibenden Werkzeug verbindbar ist. Die Stabilisierungswelle 100 paßt in eine in dem zentralen Ansatz 102 der Endglocke 30 gehaltene Wälzlageranordnung 101. Die Stabilisierungswelle 100 trägt einen Kollektor 104, welcher mit den Läuferwicklungen 96 verbundene, in Abstand voneinander angeordnete Segmente 106 aufweist. Die Motorbürsten 90, 92 laufen auf dem Kollektor 104. Da dem Fachmann derartige Gleichstrommotorbauteile wohlbekannt sind, brauchen sie hier nicht weiter besprochen werden.
Die Vorteile des Anordnens der erfindungsgemäßen Gleichrichteranordnung 44 in der Endglocke 30 werden durch den Vergleich des Schaltplans der Motoranordnung nach dem Stand der Technik, Figur 6, mit demjenigen der erfindungsgemäßen Motoranordnung, Figur 7, verdeutlicht. Durch die Erfindung sind die Eingangsanschlußleitungen 36 und 38 beseitigt. Ferner braucht der Gleichrichter 24 nicht mehr an dem unteren Endabschluß angebracht werden und es braucht keine Zugentlastungsklemme 42 (Figur 1) vorgesehen werden, da keine diskreten Verbindungsleitungen durch die Endglocke 30 hindurchgehen. Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Motoranordnung einfacher zusammenzubauen und kastengünstiger als die Motoranordnung des Standes der Technik und erfordert ferner weniger Bauteile. Ein weiterer Vorteil des Anbringens der Gleichrichteranordnung in der Endglocke liegt darin, daß ein Teil der durch den Betrieb der Dioden des Brückengleichrichters hervorgerufenen Wärme direkt aus dem Gehäuse gebracht wird.
Im Hinblick auf das im Vorhergehenden gesagte wird deutlich, daß die Aufgaben der Erfindung gelöst worden sind und weitere vorteilhafte Ergebnisse erreicht worden sind.

Claims

1. Gleichstrommotoranordnung (20) zur Verbindung mit einer Wechselstromquelle und zum Antreiben eines Geräts, z.B. eines Orbitalwachsers/Polierers, wobei die Anordnung umfaßt:

ein rohrförmiges Gehäuse (84);

einen innerhalb des Gehäuses (84) angeordneten Läufer (94) mit Wicklungen (96);

einen ein Ende des Gehäuses (84) verschließenden, ersten Endabschluß (30); und

einen das andere Ende des Gehäuses (84) verschließenden, zweiten Endabschluß (28), wobei der erste Endabschluß eine Endplatte (80) mit einer Öffnung (40) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endabschluß (30) ferner eine Gleichrichteranordnung (44) umfaßt, welche einen Rumpfabschnitt (46) mit einem ersten Ende (72) und einem zweiten Ende (74), ein sich von dem ersten Ende (72) des Rumpfabschnitts erstreckendes Paar Eingangsanschlüsse (76, 78) und ein sich von dem zweiten Ende (74) des Rumpfabschnitts erstreckendes Paar von Ausgangsanschlüssen (80, 82) aufweist, wobei der Rumpfabschnitt (46) in der Öffnung (40) gehalten ist und die Eingangsanschlüsse (76, 78) außerhalb des Gehäuses (84) angeordnet sind und die Ausgangsanschlüsse (80, 82) innerhalb des Gehäuses (84) angeordnet sind, wodurch dem Läufer (94) ohne sich durch die Endabschlüsse (30, 28) oder durch das Gehäuse (84) erstreckende, diskrete elektrische Leitungen ein Gleichstrom zuführbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterrumpfabschnitt (46) in der Öffnung (40) durch ein Klebemittel gehalten ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (94) eine sich durch den zweiten Endabschluß (28) erstreckende Antriebswelle (98) umfaßt, wobei der erste Endabschluß (30) eine Endglocke mit einem zentralen Ansatz (102) umfaßt, wobei der Läufer (94) ferner eine sich entgegengesetzt zu der Antriebswelle (98) erstreckende Stabilisierungswelle (100) umfaßt und wobei der zentrale Ansatz (102) die Stabilisierungswelle (100) aufnehmende Rollmittel (10) hält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungswelle (100) einen Kollektor (104) trägt, welcher mit den Läuferwicklungen (96) verbundene, in Abstand voneinander angeordnete Segmente (106) aufweist, wobei die Endglocke (30) aus isolierendem Material gebildet ist, wobei der erste Endabschluß ferner ein Paar in Abstand voneinander angeordneter, von der Endglocke (30) gehaltener und auf dem Kollektor (104) laufender Bürsten (90, 92) umfaßt, wobei die Ausgangsanschlüsse (80, 82) mit den entsprechenden Bürsten (90, 92) verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterrumpfabschnitt (46) eine kleinere Komponente (74) und eine größere Komponente (72) umfaßt, wobei die Öffnung (40) derart bemessen ist, daß die kleinere Komponente (74), nicht aber die größere Komponente (72) hindurchgeht.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte (30) eine Endglocke mit einer Innenfläche (62) und einer Außenfläche (48) umfaßt, wobei die Öffnung (40) durch die Endglocke ausgebildet ist, wobei die größere Komponente, (72) mit der Außenfläche (48) in Eingriff ist und die kleinere Komponente (74) sich über die Innenfläche (62) hinweg erstreckt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (40) und die kleinere Komponente (74) kreisförmig sind und die größere Komponente (72) oval ist.

8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterrumpfabschnitt in der Öffnung durch ein Haftmittel gehalten ist.